Kráľ bicyklových rámov - karbón je super, ale…

Cyklistickí nadšenci upierajú zrak najmä ku karbónu. Moderný hliník a technológie jeho spracovania však majú stále čo ponúknuť. Aký hliník sa to vôbec používa?

Dnešná cyklistika je súbojom hliníka s karbónom, ku ktorému má takmer každý čo povedať. Je to férový súboj? Ako prvá výhoda karbónu vám iste napadne hmotnosť. Tá býva naozaj hlavným dôvodom a argumentom, prečo cyklisti siahajú po „čiernom zlate“. Bolo by nám to sveta žiť, ak by nás, amatérov a „hobíkov“, pri kúpe nového bicykla „trápila“ iba hmotnosť. Kupovanie bicykla je u väčšiny z nás aj o peniazoch. To je naopak zasa parketa zliatin hliníka.

Porovnávať neporovnateľné?

Pri mechanických vlastnostiach rámu hrá určite vyššiu ligu karbón, no je potrebné si uvedomiť, že tie super, ultra mechanické vlastnosti prichádzajú na rad vtedy, ak tlačíme náš bicykel na limit. Teraz ruku na srdce, koľkí z nás tlačia bicykel až na jeho limit? Povedal by som, že najskôr dosiahneme svoj ľudský limit alebo teda limit komponentov a nie materiálu rámu. Bežný cyklista zrejme rozdiel nepostrehne, ak áno, je to skôr už akýmsi podvedomím a „wau efektom“ karbónu. Tým netvrdím, že karbón nie je dobrý.

A čo ekológia? Výroba hliníka je energeticky náročná, nehovoriac o ťažbe rudy, no to isté platí aj o výrobe karbónu, kde z 90 % ide o energeticky náročný polymerizačný proces spracovania chemikálií z ropy a zvyšných 10 % tvorí syntetický hodváb a ropná smola. Čiže jednoducho - ropa.


Recyklácia? Tu jednoznačne vyhráva hliník. Opraviteľnosť? Vyhráva karbón… do istej miery, hlavne finančnej. Zrejme by sme vedeli pokračovať, no tu by som tento súboj stopol. O karbóne sme už písali trilógiu. Nadišiel čas hliníka. Ako pomôcku použijem aj produkty z nášho MTBIKER shopu.

Jazdíme na plechovici od piva či raketopláne?

Zliatiny hliníka sú človekom vytvorené materiály zložené z rôznych prvkov z periodickej tabuľky - hlavne teda hliníka (Al). Čistý hliník však je sám o sebe mäkký a slabý materiál, ktorý nie je veľmi vhodný na mnohé priemyselné aplikácie. Na dosiahnutie vysoko technických požiadaviek, ako je odolnosť proti korózii, pevnosť v určitých aplikáciách, hmotnosť a tvárnosť, sa doň pridáva hlavne horčík, kremík a železo, aby sa zlepšili jeho vlastnosti. Túto kombináciu prvkov nazývame zliatina.

Existujú stovky druhov hliníkových zliatin, z ktorých každá má iné vlastnosti, podľa požiadaviek záverečnej aplikácie. Napríklad námorný hliník má vysokú odolnosť voči korózii a soli. Je vyrábaný s vysokým podielom obsahu horčíka. Nižšia koncentrácia by v rovnakom prostredí spôsobila oveľa rýchlejšiu degradáciu materiálu. Iné vlastnosti sú zas požadované pre automobilový priemysel, iné pre letecký alebo vesmírny. V cyklistickom priemysle sa stretávame najmä s dvomi triedami zliatin, a to AL 6061 a AL 7075. Tak si na ne poďme posvietiť.

6061-T6 a 7075-T6

Nebojte, to nie sú kódy ku jadrovým zbraniam. Sú to označenia zliatin a pokúsim sa ich zrozumiteľne vysvetliť. Poznáme rôzne série zliatin. Tie sú označené štvorciferným číslom, na základe integrovaného systému Aluminum Association (ďalej AA). Jednotlivé triedy začínajú od 1XXX až po 7XXX. Logicky, v našom prípade je 6061 v rade 6XXX zliatin hliníka a 7075 v rade 7XXX.

Ak nahliadneme do technických listín jednotlivých sérií, zistíme, že to číselné označenie znamená podiel ostatných prvkov v hliníkovej zliatine. Pri 6061 ide o formovateľné zliatiny hliníka s vyšším podielom kremíka a horčíka, 7075 má zas vyšší podiel zinku a horčík nasleduje až po ňom.

A čo tá T6-ka? To je stupeň tvrdosti dosiahnutý temperovaním. T6 sa zvyčajne dosahuje homogenizáciou liatej hliníkovej zmesi pri 450 °C a následným ochladzovaním na 120 °C počas 24 hodín. V praxi to znamená, že na prevodníku bicykla, vyrobeného z tvrdšej zliatiny 7075-T6, strácame menej energie, keď reťaz zapadá do zubov.


Okrem tvrdosti pri zliatinách meriame ešte dôležité parametre, a to medzu klzu a pevnosť v ťahu. Pevnosť v ťahu je maximálne zaťaženie v ťahu, ktoré môže materiál vydržať pred zlomením. Dobrým príkladom je roztrhnutá reťaz, kde jeden z článkov, oslabený používaním, zlyhá. Medza klzu materiálu je to, koľko napätia materiál vydrží, kým sa jeho deformácia už nemôže vrátiť späť do pôvodnej polohy. Akákoľvek deformácia, ktorá vznikne v dôsledku sily vyššej ako je medza klzu, je trvalá. Z praxe, ak ohnete kľuky alebo prevodník, prekročili ste medzu klzu.

Porovnávať porovnateľné!

Ako pri všetkom aj tu je jeden zo zásadných rozdielov v cene. Rámy z tejto zliatiny nájdeme od detských, cenovo dostupných až po tie high-end, ktoré dokážu konkurovať aj základným karbónovým rámom. Pri pokročilejšom spracovaní, o čom si možno napíšeme nabudúce, sa vám rám z tejto zliatiny odmení v lepšom pohlcovaní vibrácií a celkovej poddajnosti.

Okrem rámov ho nájdeme aj v cenovo dostupnejších komponentoch alebo v komponentoch, ktoré nebudú až tak vysoko mechanicky zaťažené. Výnimku tvorí asi iba prípad, keď sa použije na výrobu orecha zadného náboja. Vtedy je jeho mäkkosť doslova žiadúca, aby sa doň kazeta „zahryzla“, čo je zas radosťou všetkých mechanikov.

Hlavné výhody (6061-T6):

• Dobrý pomer nízkych nákladov a širokého využitia.
• Dobrá dostupnosť takmer v každej časti sveta.
• Ľahko zvárateľný, formovateľný a poddajný.
• Relatívne nízka hmotnosť.
• Lepšie tlmiace vlastnosti (záleží od finálnej konštrukcie výrobku).

Nevýhody:

• Mäkký.
• Kratšia životnosť.
• Náchylnejší na únavu materiálu alebo únavové zlyhanie pri vysoko namáhaných dieloch.
• Rýchlejšie opotrebovanie komponentov.

7075-ku nájdeme najmä pri odľahčovaných a vysokovýkonných komponentoch. Cena je takmer dvojnásobná oproti 6061-T6, najmä kvôli jej nedostatku na trhu. Takmer dvojnásobná je aj jej pevnosť v ťahu. To z nej robí jednu z najvýkonnejších zliatin dostupných z hľadiska pomeru pevnosti k hmotnosti. 7075-T6 je pomerne náročná zliatina na spracovanie. Horšie sa zvára, ťažšie sa opracováva a eloxuje. Je to zliatina vhodná najmä na odolné „high-end“ pastorky a prevodníky, predstavce a riadidlá či kľuky.

Hlavné výhody (7075-T6):

• Skvelý pomer pevnosti a hmotnosti.
• Dlhšia životnosť komponentov.
• Vyššia odolnosť voči namáhaniu.

Nevýhody:

• Ťažko opracovateľný.
• Komplikovaná povrchová úprava.
• Vysoká cena.

Kráľ rámov

Spomínané obe zliatiny majú najväčšie zastúpenie v cyklistickom svete. V malom množstve sa objavujú aj ďalšie série zliatín hliníka, napríklad Al 2000. Pri nej ide napríklad o riadidlá, ktoré majú dobrú schopnosť pohlcovania vibrácií, no zas je veľmi obtiažna na zváranie. Preto je vhodná najmä na riadidlá alebo podobné komponenty, vyrobené tvárnením. Avšak je to stále skôr výnimočné, ako pravidlom.

Za seba môžem napísať, že som stále verný hliníku. Karbón by mne osobne dával význam najmä na kolesách alebo ak by som mal ambície pravidelne trénovať a pretekať. Pokiaľ nehľadáme takmer profesionálny bicykel, hliník je stále dostupný cenovo aj technologicky. Skrátka, kráľ bicyklových rámov.

Nabudúce si zas povieme čosi o spomenutých procesoch, ako tvárnenie, eloxovanie a tiež o spôsoboch spracovania tohto materiálu v cyklistickom priemysle.