Ce material este cadrul ideal pentru bicicletă, oțel, aluminiu, titan sau carbon?

Oțelul, aluminiul, titanul și fibra de carbon sunt cele mai frecvent utilizate materiale pentru cadrele de biciclete. Fiecare material are avantajele și dezavantajele sale. Se poate spune doar că cea care ți se potrivește este cea mai ideală.

 

Toate metalele folosite la biciclete sunt aliaje. Nu există fier pur (oțelul este un amestec de fier și carbon), aluminiu pur, titan pur pentru a face cadrul, fibra de carbon este ușor diferită.

 

Dealerii de mașini se referă adesea la utilizarea metalelor de calitate aerospațială, dar realitatea este că aceste așa-numite calități nu sunt altceva decât anumite calități pe care trebuie să le îndeplinească un anumit aliaj, fie că este vorba de un avion sau de un cadru de bicicletă. Este posibil să nu existe nicio diferență între o bicicletă care pretinde a fi făcută din material „de calitate militară” și una care nu este.

 

Există doi factori principali care determină un cadru de bicicletă: rigiditatea și duritatea. Cu cât rigiditatea este mai mare, cu atât este mai puțin probabil să se deformeze, dar se va rupe direct (rigiditatea este determinată de obicei de modulul Young, cu cât modulul Young este mai mare, cu atât este mai puțin probabil să se deformeze.). Duritate: Duritatea este opusul rigidității dintr-un material, un material dur este mai maleabil și, prin urmare, se deformează mai ușor decât fracturile. Din motive de siguranță, cel mai bine este ca cadrul să se deformeze înainte de a se rupe, deoarece acesta acționează ca un avertisment pentru cicliștii care se apropie.

 

oţel

 

Oțelul este mama tuturor materialelor de inginerie. Este durabil și ieftin de realizat, cu un cadru din oțel care absoarbe bine șocurile și este ușor de reparat.

 

Oțelul este de trei ori mai rigid decât aluminiul și de două ori mai rigid decât titanul.

 

În același timp, oțelul este ușor de ruginit, desigur, oțelul inoxidabil rezolvă această problemă în mare măsură.

 

Datorită densității mai mari (comparativ cu alte materiale), mașina cu cadru de oțel este mai grea. Odată cu introducerea oțelului de rezistență ultra-înaltă (UHS), țeava de oțel poate fi făcută mai subțire. În teorie, dacă țeava este suficient de subțire,

 

Este posibil să se fabrice un cadru care cântărește aproximativ la fel ca cel mai ușor cadru în prezent. Cu toate acestea, durabilitatea suferă foarte mult, deoarece acest tub cu pereți subțiri este foarte predispus la lovituri, deteriorare și îndoire. Asamblarea tuburilor cu pereți subțiri este, de asemenea, mai dificil de asamblat, iar căldura generată de sudare poate afecta tratamentul termic și poate reduce rezistența zonei sudate.

 

aluminiu

 

Rigiditatea aluminiului este doar aproximativ 1/3 din cea a oțelului.

 

Aluminiul este mai ușor decât oțelul, suficient de durabil pentru scopurile sale structurale, foarte funcțional și, cel mai important, accesibil.

 

Există două aliaje principale de aluminiu utilizate în industria bicicletelor - 6061 și 7005 (numit în funcție de compoziția aliajului). Acesta din urmă este relativ mai ieftin. Deoarece 6061 este mai maleabil, poate fi hidroformat cu ușurință la fabricarea cadrelor, iar acest metal ușor disponibil și rentabil este mai potrivit pentru cadrele de biciclete de nivel de intrare, dar este folosit și în cadrele de înaltă performanță.

 

titan

 

TheBară de titan CP-70este pe jumătate la fel de rigid ca oțelul.

 

Densitatea barei de titan CP-70 este mult mai ușoară decât aluminiul, aproximativ de două ori mai mare decât cea a aluminiului și aproximativ jumătate din cea a oțelului. Deci este mai degrabă un compromis între aluminiu și oțel.

 

Titanul își are originea în industria aerospațială, unde este utilizat pe scară largă. Bara de titan CP-70 este cel mai utilizat aliaj, dar există și 6Al-4V cu performanțe mai mari.

 

Este foarte rezistent la abraziune și coroziune, motiv pentru care este adesea lăsat nevopsit.

 

Costul rafinării și procesării este relativ mare, astfel încât majoritatea producătorilor nu folosesc acest material pe scară largă.

fibra de carbon

 

Fibra de carbon este un material compozit, care este un material compus din cel puțin două materiale diferite, de obicei cu proprietăți fizice și chimice diferite.

 

Deoarece fibra de carbon este suficient de ușoară, rigiditatea de aceeași dimensiune este de trei ori mai mare decât cea a oțelului

 

Fibra de carbon cântărește aproximativ 1,55 g/cc, aproape jumătate din cea a aluminiului.

 

Fibra de carbon este un material „fragil”. Odată ce materialul eșuează, acesta nu mai poate fi folosit, dar ușurința și rigiditatea lui îl fac materialul de alegere pentru cadrele de biciclete, în special în ciclismul competițional.

 

alte materiale

 

În timp ce fibra de carbon, titanul, oțelul și aluminiul sunt de departe cele mai frecvent utilizate materiale pentru cadrele de biciclete, există și câteva opțiuni mai rare.

 

Scandiu: Cadrul cu scandiu este de fapt un aliaj de aluminiu care conține o cantitate mică de scandiu, precum și alte metale. Conținutul de scandiu poate crește rezistența tubului de aliaj.

 

Magneziul: Unele biciclete și piese pentru biciclete sunt fabricate din aliaje de magneziu, care sunt mai ușoare și mai rezistente decât aluminiul, dar mai puțin rigide. A avut perioada de glorie la începutul anilor 1990, când cadrele de biciclete din magneziu Kirk Precision au concurat în Turul Franței.

 

Bambus: Ca material natural, stâlpii sunt folosiți și pentru a face suporturi pentru biciclete. Recenziile utilizatorilor par a fi bune din cauza absorbției bune a șocurilor, dar bicicletele de bambus vor fi mai grele.

 

Lenjerie: Lenjeria este, de asemenea, folosită ca parte integrantă a cadrelor de bicicletă, adesea în combinație cu fibra de carbon, deoarece se pretinde că absoarbe vibrațiile mai bine decât fibra de carbon singură. Această fibră este utilizată în seria de biciclete de anduranță LOOK 765.

 

Dintre toate materialele, oțelul are cea mai lungă tradiție de a fi folosit la fabricarea cadrelor de biciclete. A rezistat „provocarii” aluminiului la sfârșitul secolului XX și începutul secolului XXI, dar acum se confruntă cu o provocare mai grea din partea fibrei de carbon.