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

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

26 komentárov

bimjeam 15.11.2017 15 fotografií   Material Ram Horska Cyklistika Cestna Cyklistika

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.
 

Fotogaléria k článku

 

Páči sa ti tento článok?

Zďieľaj ho:
Buď naším fanúšikom:
Článok je zle napísaný
V článku sú chyby
Nepáči sa mi obsah
Nepáčia sa mi predstavované produkty
Iné
Odoslať

Podobné články

MTBIKER shop (Výber z produktov v kategórii Komponenty ~ Rámy a pätky ~ MTB rámy):

Prejsť do shopu (Komponenty ~ Rámy a pätky ~ MTB rámy)

Komentáre

remotomas88 15.11.2017 (17:45)

v minusoch titanoveho ramu maťe chybu

 
bimjeam remotomas88 16.11.2017 (12:24)

áno viem o tom, riešil som to hneď ako bol článok zverejnený, už by to malo byť opravené, vďaka za upozornenie.

 
maros1974 15.11.2017 (17:49)

poucne, dik za zaujimavy clanok

 
bimjeam maros1974 15.11.2017 (19:05)

Vďaka, nemáš za čo!

 
M-Z- 15.11.2017 (18:45)

titan je tazsi ako hlinik ? naozaj ?

 
bimjeam M-Z- 15.11.2017 (19:03)

Keď berieš do úvahy relatívnu atómovú hmotnosť titánu a hliníka, tak áno. Keď to berieš z pohľadu rôznych zliatin, tak obvykle titánový rám je ťažší ako obdobný hliníkový zo zoslabovaných trubiek 7005.
Titán v komerčnej čistote má rovnakú pevnosť v ťahu ako oceľ strednej pevnosti, je však o nejakých 43 % ľahší a napriek tomu, že je o 60 % ťažší než hliník. Teraz sa ale nebavíme o hustote. Ani o trubkách z Ti6AlV4...

 
sk_wizard bimjeam 15.11.2017 (19:17)

Ako som to čítal a písal odpoveď ešte tu nebola ta od bimjeam takže ten to napísal správne

 
sk_wizard M-Z- 15.11.2017 (19:13)

Áno titán je ťažší má skoro raz takú hustotu ako hliník [kg.m-3]

 
frantisek.stolar 15.11.2017 (20:49)

Este scandium aj ked vymizli

 
tulenik frantisek.stolar 16.11.2017 (04:42)

skandiom boli iba legované zliatiny hliníka

 
tulenik 16.11.2017 (05:15)

Deti moje, ja by som si len ako blbý chemik dovolil skromne podotknúť, že hliníkové zliatiny korodujú tiež - a niektoré nechutne dosť. V tom lepšom prípade zostáva povrch chránený (do nejakej miery) vrstvou Al2O3, ktorou sa hliník na vzduchu potiahne automaticky (a to je vlastne korózia) - na rozdiel od ocele však táto vrstvička neopadáva a tak pôsobí ako určitá ochrana, na druhej strane, skúste zvárať Al bez ochrannej atmosféry a to uvidíte koróziu v, ehm, viac ako jasnom svetle (a to doslova). Problém nastane, ak sa poruší - či už mechanicky, alebo chemicky - a oxidácia (príp. tam môžu vznikať rôzne hydroxid-oxidy a pod.) sa začne šíriť.
Na starších Al rámoch sú to také biele oblasti tam, kde je Al obnažený, alebo "pľuzgiere" na laku. Napríklad zimný posyp vie urobiť svoje. Tým, že to nie je na prvý pohľad zjavné, sa môže zdať, že sa nič nedeje, ale v skutočnosti hliník po odstránení spomínanej vrstvy Al2O3 v pohode reaguje aj s vodou (well, nie až tak, ako Mg).

 
lto tulenik 16.11.2017 (09:48)

veru, zimny posyp (sol) vs. hlinikove niple (el.naboj) to je lahodka .. alebo vyzrane rafky od tmelu na bezdusaky

 
Sesulak lto 16.11.2017 (09:56)

To je hlavny dovod preco v zime nejazdim. A druhy bike na zimu neplanujem. Vidim to na mojej skladacke do mesta, co sa s nou deje z posypovej soli.

 
Agilus 16.11.2017 (14:12)

Pekný článok.Dík

 
vladimirs 15.11.2017 (17:29)

To ilustracne foto karbonoveho ramu, je "cina"? Dik.

 
mtruchlik 15.11.2017 (19:32)

Dufam, ze ten interny for je len for, mam rad svoj stary Gary Fisher a skoda ze stary pan uz vlastnu znacku neprodukuje....

 
lto mtruchlik 15.11.2017 (20:54)

Mam 4 ramy GF, jeden je prasknuty, na druhom je prasknuta zadna stavba, dalsiu jazdim a dalsi ram si setrim .. ale oba ramy maju kazdy najazdeny cez 30tisic asi.

 
lto 15.11.2017 (20:05)

Praskanie ramov nie je plus, ci ? .. inak ako grafen, to moze byt revolucia. Mozno aj v pneus.

 
bimjeam lto 15.11.2017 (20:08)

dobrý postreh Lto!

 
tulenik lto 16.11.2017 (05:18)

revolúcia maybe, hlavne v cenách zas o rád vyššie

 
Gusto0 15.11.2017 (20:27)

tak ono hlinik bol kedysi drahsi ako zlato - lebo ho nevedeli spracovat. tusim aj panstvo pouzivalo pribor z hlinika namiesto zlata - bol drahsi a lahsi (je paradox ze ho nakoniec na tieto ucely zakazali )
inac tie prve fotky v clanku - cista krasa ...

 
tulenik Gusto0 16.11.2017 (05:04)

so spracovaním nebol problém, ale s výrobou
aby si vyrobil hliník, musíš vynájsť baterku, potom si schopný vyrábať gramové množstvá
aby si vyrobil hliník ekonomicky výhodne, musíš vynájsť elektráreň
no a baterka existovala od r. 1800 (nejaký Alessandro Volta), zatiaľ čo elektráreň 1882 (nejaké aj skôr, ale to boli také výstrely do tmy)
"zákaz" hliníka v príboroch je klasický príklad neodôvodnene paranoidnej "politiky", keď sa na základe nepresného priesaku nejakého odborného poznatku vyprodukuje v komerčných médiách hystéria a tej sa chopia overreaktívni politici, aby "vyzerali akčne" (prakticky všetky prepisy vedeckých poznatkov do bežných médií sú hlúposti rôzneho stupňa idiocie a možno by pomohlo zaviesť za to bičovanie, lebo sa obávam, že tupé organizmy, akými väčšina pisálkov je, budú reagovať len na algické podnety), w tymto przypadku to bola reakcia na správu, že v amyloidových léziách alzheimerikov boli objavené zvýšené koncentrácie Al, z čoho hysterofobici vyfabrikovali, že Al môže za alzhoša. Bežná populácia si neuvedomuje, že korelácia neznamená kauzalitu - samozrejme, veci sa majú opačne, amyloid viaže hliník, takže je to následok, nie príčina. "Nevadí", antiAl ťažením sa mnohí hysterofobici živia dodnes (viď jeden z argáčov antivax debov).
Pri tých "zákazoch" mohla okrem overreaktivity na masovú hysterofóbiu zohrať úlohu aj skutočnosť, že ten overreaktívny politik mal napr. kamoša obchodujúceho s príbormi, takže zákonom nanútený phaseout prihral niekomu kšeft a politišnovi všimné.
Po čase sa od hystérie, samozrejme, potichu ustúpilo na úrovni politickej, v masách je však perzistentná. Prejavilo sa to napr. aj tým, že "keď to bolo aktuálne" (prelom 80./90.), tak výrobcovia outdoorových nádobíčok masovo prechádzali na nerez a titan, dnes sú akosi späť:
http://www.primus.eu/classic-mini-set
https://www.bergfreunde.eu/primus-trailcutlery-alu/

 
cukapeter 16.11.2017 (08:39)

By the way ak si niekto chce prečítať problematiku spracovania a výroby karbónu tak odporúčam VELO No 11/ 2017 str 26 - 32....
Dobrý švih!

 
reno 23.11.2017 (19:27)

ako to autor mysle že ramy začinajuce na G praskaju

 
bimjeam reno 23.11.2017 (20:05)

zo srandy, je to taký miestny humor, v téme Demolácie má dlhoročnú tradíciu. Hliník je citlivý na počet ohýbacích cyklov a po dlhoročnom používaní má tendenciu práskať.

 
Pridaj komentár