Dołącz do czytelników
Brak wyników

Materiał ramy - to trzeba wiedzieć

Artykuł | 23 czerwca 2019 |
117

Wytrzymałość materiału

 

Stal ponad wszystko, tak może brzmieć komentarz do tego wykresu. Na polu wytrzymałości (Rm - granica wytrzymałości materiału przeprowadzana na znormalizowanych próbkach w próbie na zrywanie) stal jest bezkonkurencyjna. Tytan i włókna węglowe wykazują bardzo przyzwoite parametry.

Praktycznie dorównuje im scandium. Stopy aluminium prócz niskiej masy, charakteryzuja się też stosunkowo niską wytrzymałością. Im bardziej udało się rozciągnąć plastusia, tym wyższą wytrzymałością charakteryzuje się materiał przez niego prezentowany.

Stal hi-ten – (stal węglowa konstrukcyjna podwyższonej jakości). Jest materiałem tanim i łatwym w obróbce, dlatego króluje wśród rowerów tanich i bardzo tanich. Cechuje się niskimi parametrami wytrzymałościowymi i wysokim ciężarem właściwym. Aby uzyskać odpowiednią wytrzymałość wymagane jest stosowanie rur o grubych ściankach (0,8–1 mm), a to znacznie podnosi masę ramy. Przy tak grubych ściankach rur rama nie posiada też charakterystycznej dla lepszych gatunkowo stopów stali zdolności absorpcji drgań. Generalnie ramy zbudowane z hi-tenu nie nadają się do intensywnej eksploatacji. Do zalet, prócz niskiej ceny, można zaliczyć fakt, że z ewentualną naprawą poradzi sobie każdy kto ma spawarkę.

Stal chromowo-molibdenowa (oznaczana cr-mo, cro-mo, cromoly) jest to stal stopowa z dodatkami chromu (który polepsza hartowność) i molibdenu (który korzystnie wpływa na strukturę). Jeśli chodzi o parametry, to zupełnie inny materiał niż opisana powyżej stal hi-ten. Dużo bardziej wyrafinowany, obdarzony świetnymi właściwościami wytrzymałościowymi i eksploatacyjnymi. Jego własności: blisko sześciokrotnie większa niż aluminium wytrzymałość, trzykrotnie większa sztywność i pięciokrotnie większa umowna granica plastyczności pozwalają stosować rury o niewielkiej średnicy i cienkich ściankach (0,8 lub 0,6 mm). Co wpływa na rewelacyjną zdolność pochłaniania drgań. Jeszcze na początku lat dziewięćdziesiątych wśród zaawansowanych rowerów była materiałem konstrukcyjny numer 1. Jednak ze względu na utrudnienia technologiczne i cenę materiał ten stracił swoją pozycję na rzecz stopów aluminium.

Ramy ze stali cr-mo są bardzo komfortowe (stal bardzo dobrze tłumi drgania), znacznie trwalsze niż aluminiowe i wolniej się starzejące. Ale ciężar ramy wykonanej z nawet najbardziej wyrafinowanych rur cr-mo jest zauważalnie większy niż porównywalnej klasy ramy z aluminium.

W zależności od składu stopowego, a przede wszystkim od zastosowanej później obróbki cieplno-plastycznej, stal cr-mo może zmieniać swoje parametry w szerokim zakresie. Są „zwykłe” odmiany wykorzystywane do produkcji ram rowerów z dolej półki (np. cr-mo 4130), ale są także odmiany bardzo zaawansowane o wytrzymałości zdecydowanie większej, niż jakiekolwiek inne materiały stosowane do produkcji ram. Kluczem do połączenia wybitnych własności z niską masą jest jednak dalsza obróbka rur.

Tytan (oznaczany Ti np. Ti 3Al, 2.5V) – podobnie jak stopy aluminium i magnezu zalicza się go do grupy metali lekkich. Jego stopy cechują się bardzo dużą wytrzymałością, są stosunkowo lekkie oraz odporne na korozję. Niestety stopy tytanu są materiałami drogimi i trudnymi w obróbce, co dodatkowo podnosi cenę gotowego wyrobu. Rury wykonane z tytanu są praktycznie niezniszczalne. Jest to powód, dla którego znajduje się on w niełasce u producentów. Taką ramę kupuje się tylko raz, no a jaki pożytek z klienta, który w sklepie pojawi się w ciągu całego swojego życia tylko raz?

Kompozyty (potocznie zwane carbonem) – doświadczenie podpowiada, że nie stworzono ramy doskonalszej niż wykonanej z włókien węglowych.

Własności amortyzacyjne, lekkość i – wbrew pozorom – trwałość tego materiału stawia go pierwszej pozycji wśród materiałów na ramy. Kompozyty produkuje się poprzez nakładanie na siebie warstw włókien węglowych lub kevlarowych i łączenie ich za pomocą specjalnych żywic. Ponieważ własności mechaniczne kompozytów zależą od wielu czynników, między innym rodzaju użytych włókien i żywic, kąta ułożenia poszczególnych warstw, sposobu nasączania żywicą oraz jej ilości produkcja wymaga zastosowania zaawansowanej technologii, kapitału a przede wszystkim doświadczenia. Należy bardzo ostrożnie podchodzić do kompozytowych ram czy widelców nieznanych marek. Bywa i tak że jedyna warstwą włókna węglowego na macie szklanej stanowi warstwa kosmetyczna. Zasadniczo stosowane są dwie podstawowe technologie wytwarzania ram z włókien węglowych. 

Pierwsza polega na łączeniu gotowych rur za pomocą łączników ( T2T - tube to tube).  Jeśli rury pomiędzy łącznikami są idealnie proste i równe, należy wnioskować że wykonano je na nawijarkach sterowanych komputerami. Po przycięciu i połączeniu są gotowe do sklejenia z łącznikami. Jest to proces technologiczny łatwy i tani lecz pozbawia kompozytowe konstrukcje poważnych zalet. W bardziej zaawansowanych ramach rury laminowane są na miarę obciążeń na jakie narażona jest w danym miejscu rama żeby zoptymalizować wytrzymałość, sztywność oraz masę.

Drugą jest technologia skorupowa zwana „monocoqcue” (czyli skorupa). Najczęściej na piankowym lub pompow...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 10 wydań czasopisma "bikeBoard"
  • Dodatkowe artykuły niepublikowane w formie papierowej
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych wydań magazynu oraz dodatków specjalnych...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy