Porovnanie materiálov na stavbu rámu – vlastnosti, výhody, nevýhody a ich využitie

Základom a srdcom každého bicykla je rám, na ktorý sa pripájajú či už priamo, alebo nepriamo všetky ostatné komponenty. To, z čoho je daný rám vyrobený, do veľkej miery vplýva na jeho vlastnosti.

Oceľ

Oceľ je najstarším materiálom, ktorý sa používa na stavbu bicyklových rámov, ak nerátame drevo z prvopočiatkov éry drezín. Dalo by sa povedať, že oceľ je nadčasovým materiálom, ktorý má početné výhody, ale aj známe nevýhody. Väčšina z nás začínalo pravdepodobne na porevolučných HT-čkách označených nálepkou Hi-Ten (high tensile) steel, tí majetnejší sa pýšili rámom s označením Cr-Mo (oceľ s prímesou chrómu a molybdénu), ktoré sa dodnes používajú na sériovo vyrábané BMX a slope styleové bicykle, kde sa kladie vysoký dôraz na odolnosť a tí najmajetnejší aj doteraz vedia, že prémiové nerezové trubky od Reynoldsu, Columbusu alebo Dedaccai, sa hmotnosťou dokážu vyrovnať najlepšiemu hliníku a cenou karbónu. Kvalitné oceľové trubky sa vám odvďačia nízkou hmotnosťou a vysokou mierou pružnosti, čo pozitívne vplýva na komfort jazdy. Zároveň je to vlastnosť neželaná, ak chcete maximalizovať úroveň prenosu energie z jazdca na podklad.

Veľkou výhodou je, že v prípade potreby nie je problém rám pozvárať bez negatívneho ovplyvnenia jeho vlastností. Rovnako ho nezničíte ani tým, že si v prípade potreby do rámu navŕtate dieru na vedenie teleskopickej sedlovky a podobne. V súčasnosti sa oceľové rámy najviac používajú na stavbu custom pevných rámov, pokiaľ niekto chce alebo vyžaduje atypickú geometriu, vyššiu mieru pohodlia alebo hľadá rám bicykla na poriadnu expedíciu, ktorý sa dá opraviť doslova na kolene.

Plusy:

• vysoká pružnosť a miera komfortu
• jednoduchá oprava
• nízka cena (u základných oceľových trubiek)

Mínusy:

• obvykle vysoká hmotnosť
• korozívnosť
• problematické použitie na celoodpružené rámy

Hliník

Hliník sa síce ako materiál na stavbu rámov v cestnej profi cyklistike moc dlho neohrial, no rozhodne sa neodsťahoval do Humpolca, ako sa nazdávali ortodoxní zástancovia ocele. S nástupom horských bicyklov vďaka Garymu Kleinovi a Cannondalu chytil tento materiál druhý dych, nakoľko sa jedná o veľmi dobre obrábateľný kov, ktorého pomer hmotnosti k tuhosti len ťažko možno prekonať. V kombinácii s dobrou dostupnosťou a pomerne nízkou cenou dostávame materiál, ktorý je možné využiť na široké spektrum jazdných štýlov a disciplín. Nejedná sa samozrejme o čistý hliník (ktorý je mäkký), ale o zliatinu. Pôvodne išlo o zliatinu hliníka, medi a horčíka, ktorú poznáme pod komerčným názvom dural. Hliník má približne o polovicu nižšiu mernú hmotnosť ako oceľ, pre dosiahnutie rovnakej tuhosti rámu je však pri použití rovnakej hrúbky steny trubiek nutné použiť omnoho väčší priemer. Robustné tzv. „oversize“ trubky však zožali veľký úspech a stali sa synonymom pravých MTB-čiek. V praxi sa používajú rôzne zliatiny hliníka označované štvormiestnym číslom (60xx, 70xx, 20xx apod.).

Samotné trubky určené na stavbu rámov zo zliatiny sa ešte ďalej zušľachťujú početnými metódami od niekoľkonásobného zoslabovania trubiek v mieste ich menšieho namáhania pre dosiahnutie nižšej hmotnosti rámu, cez hydroforming, ktorým sa upravuje tvar trubiek pomocou natlakovania horúceho oleja do vnútra trubky uloženej vo forme. Ďalšou metódou zvyšovania pevnosti hliníkových rámov je tepelné zušľachťovanie, ktoré sa týka typicky zliatin radu 6000 (napr. 6061-T6), ktoré sú legované horčíkom a kremíkom, sú ľahko opracovateľné, no nedosahujú pevnosť zliatiny radu 7000, ktorá je legovaná zinkom a po tepelnom opracovaní vykazuje najvyššie hodnoty pevnosti. Bežné je aj pridávanie rôznych prvkov do zliatín hliníka (tzv. legovanie)ako je napr. skandium alebo zirkón – za účelom skĺbenia ich najlepších vlastností. Napríklad skandiové rámy vynikajú veľmi nízkou hmotnosťou pri obstojenej tuhosti, no kameňom ich úrazu je ich obmedzená životnosť, ktorá rádovo po piatich rokoch končí praskaním týchto typicky pretekárskych rámov pozváraných z veľmi tenkých trubiek.

Plusy:

• ľahký
• lacný
• dobre obrábateľný
• nekoroduje

Mínusy:

• menej komfortný
• náročný na opravu
• rámy značiek začínajúcich na G praskajú (interný fór, pozn.red.)

Magnézium

Veľakrát sa ľudia mylne domnievajú, že magnéziové rámy sú hliníkové rámy s prímesou horčíka. V skutočnosti sa však jedná o presný opak a horčíkový rám je legovaný hliníkom (cca 10%). O presadenie magnéziových rámov sa v minulosti pričinila najviac asi značka Merida. Horčík vyniká svojou nízkou hmotnosťou a vysokou pevnosťou rovnako ako hliník, no okrem toho najviac veľmi dobre pohlcuje vibrácie. Má však jeden výrazný neduh, a to je jeho vysoká chemická reaktivita, inak povedané - korozívnosť. Horčík potrebuje špeciálnu povrchovú úpravu na zabránenie tejto korózie a nemá veľmi rád ani kontakt s oceľovými alebo hliníkovými komponentami, nakoľko tu vzniká galvanická korózia. Problém s korozívnosťou rovnako vzniká aj pri poškodení laku trubiek. Zatiaľ, čo rámy z tohto materiálu sa nedožívali veľmi vysokého veku pri ich pravidelnom používaní, ako materiál na výrobu spodných nôh odpružených vidlíc pretrváva dodnes. Tam sa však jedná o odliatok.

Plusy:

• nízka hmotnosť
• dobré pohlcovanie vibrácií

Mínusy:

• vysoká korozívnosť
• nízka životnosť

Karbón

Karbón v cyklistickom svete spustil začiatkom nového milénia doslova malú revolúciu a po dva a pol dekáde vytlačil prakticky hliník z celej vyššej strednej triedy bicyklov, kde sa drží už len v segmente zjazdových bicyklov. Vlastnosti karbónových rámov majú nesporné výhody, medzi ktoré patrí nižšia hmotnosť, vysoká tuhosť a pohlcovanie vibrácií. Problematika stavby karbónových vláken je veda sama o sebe a veľmi veľa záleží od kvality vlákien a spôsobu vrstvenia tkanín. Tuhosť, resp. pružnosť rámu z tohto materiálu záleží práve od spomínanej orientácie a vrstvenia vláken a pokiaľ rám preťažíte v smere, v ktorom sa s tým nepočítalo, obvykle nastáva deštrukcia. Tam, kde by po páde na hliníkovom ráme zostala preliačina od skaly, môžete karbónový rám pri troche smoly doslova rozštiepať na dve polovice. Dobrou správou však je, že karbónové rámy sa dajú (síce nie lacno) opraviť, zatiaľ čo zlomený hliníkový rám by to mal už dávno zrátané.

Plusy:

• ľahký
• tuhý
• tvárny
• pohlcuje vibrácie
• opraviteľný

Mínusy:

• cena
• náchylný na poškodenie
• keď praskne, tak poriadne

Titán

Titán je kráľovský materiál, ktorý so sebou nesie punc prestíže. Náročnosť jeho opracovania a nutnosť zvárania v ochrannej atmosfére argónu vyžaduje zručných odborníkov a tomu zodpovedá aj cena, ktorá prevyšuje aj tú bežných karbónových rámov. Nejedná sa pritom o materiál, ktorý by bol ľahký ako prierko. Je síce ľahší ako oceľ, no jeho hlavnou výhodou je jeho odolnosť. Má vysokú mernú pevnosť, vysoký vnútorný útlm a dlhú únavovú životnosť, čo sú v cyklistike žiaduce vlastnosti. Titánové zliatiny nevyžadujú použitie povrchovej úpravy a sú to v podstate nesmrteľné rámy, ktoré vám dokážu plnohodnotne slúžiť rádovo desiatky rokov, ak vám nebude vadiť ich morálne zastaranie. Titán je pomerne pružný a rámy z neho sa vyznačujú vysokou mierou komfortu, čo je vlastnosť vhodná skôr na expedičné a endurance jazdenie ako na plné závodné nasadenie, aj keď výnimky potvrdzujú pravidlo.

Plusy:

• odolný
• komfortný
• trvácny
• nepotrebuje povrchovú úpravu

Mínusy:

• náročný na opracovanie a zváranie
• drahý
• ťažší ako hliník

Exotické materiály

Bambus

Rámy z tejto exotickej dreviny sú častým spestrením rôznych cyklistických výstav a vlastnosťami sú len ťažko opísateľné. Ich hlavnou doménou je enviromentálny rozmer a jedinečnosť, ktorá na seba púta vždy pozornosť. Najznámejším zástupcom tohto segmentu je asi značka Boo Bikes a ak vás bambus ako materiál na stavbu bicyklového rámu zaujíma viac, určite by ste sa mali poobzerať týmto smerom.

Drevo

V dnešnej dobe nie je ničím nevídaným objaviť ani rám zlepený z viacerých vrstiev dreva, ktorý sa vlastnosťami ponáša na kompozit, no využitie dreva na stavbu bicykla je natoľko svojské a málo rozšírené, že len málokto sa bude vedieť k téme erudovane vyjadriť. Každopádne, drevené rámy sú papierovo pohodlné, dobre tlmia vibrácie a sú pomerne ľahké. Ak by vás zaujímali viac, odporúčam zaloviť na stránkach výrobcu Renovo.

Grafén

Je najnovším „kozmickým“ materiálom, ktorý bol objavený len nedávno a jedná sa z fyzikálneho hľadiska o vrstvu v šírke jedného atómu uhlíka, ktorá vyniká neprekonateľnou pevnosťou v pomere k svojej hmotnosti. Jeho masové rozšírenie v cyklopriemysle sa v najbližšej dobe nechystá, no niektoré značky ako napr. Vittoria už teraz lákajú zákazníkov na obsah tohto materiálu v ich produktoch. Až raz vedci a vývojári zistia, akým spôsobom vyrobiť stabilné tkaniny z vrstiev grafénu, pravdepodobne sa opäť dočkáme ďalšej uhlíkovej revolúcie na poli s bicyklovými rámami. Plášte s grafénom nájdete aj v MTBIKER shope.


Toto bol v skratke stručný prierez vlastnosťami rôznych materiálov cyklistických rámov, ktorý však netreba brať úplne absolútne, nakoľko existuje množstvo spôsobov spájania kovových trubiek či už mufnami, zváraním, spájkovaním, rovnako aj množstvo materiálov, ktoré vlastnosťami značne odlišujú napriek tomu, že patria do rovnakej kategórie. Výsledné vlastnosti rámu a materiálu závisia aj od metódy jeho spracovania.

V konečnom dôsledku je úlohou konštruktérov a návrhárov cyklistických rámov nájsť vhodný pomer medzi pružnosťou, pevnosťou a hmotnosťou rámu.