Dołącz do czytelników
Brak wyników

Stal, Aluminium, Carbon

Artykuł | 5 stycznia 2022 | NR 56
0 29

Powyższy ciąg wyznacza zmianę popularności, jaką cieszyły się w ostatnich kilku dekadach poszczególne materiały do budowy ram rowerowych. Postanowiliśmy sprawdzić, czy w gravelingu mogą ze sobą konkurować jak równy z równym.

Tytan zasługuje na osobne potraktowanie, więc zostawimy go sobie na kiedy indziej. Nie tak dawno mieliśmy okazję publikowac (bB#6/2019) test tytanowego gravela Rondo, możecie więc odwołać się do tamtych wniosków i obserwacji. Tym razem do redakcji ściągnęliśmy trzy całkiem różne rowery gravelowe na ramach wykonanych z carbonu, aluminium i stali. Rowery są cenowo porównywalne, ale reprezentują skrajnie różne nurty. Mamy tu do czynienia z odpowiednikiem luksusowej limuzyny z genami wyścigowymi, sportowego coupé i dżipa, dlatego ich bezpośrednie porównanie nie jest sensowne i nie mogłoby być obiektywne. Na kolejnych stronach publikujemy ich pojedyncze, osobne testy, a na tej rozkładówce opisujemy tylko różnice wynikające z cech materiałów użytych do budowy ich ram.

POLECAMY

Zmiana priorytetów

Ramy rowerowe praktycznie od zawsze robiło się z metalowych rurek. Pozwalało to uzyskać lekkość i dostateczną wytrzymałość na obciążenia generowane przez kolarzy.
Cechy tak zbudowanych ram bardzo silnie zależą od rodzaju użytego metalu. Metale są izotropowe, co oznacza, że ich właściwości mechaniczne są takie same we wszystkich kierunkach. W przypadku ram metalowych produktem ubocznym wymaganej wytrzymałości jest to, że rurki będą również odporne na obciążenia inne niż konieczne w czasie jazdy rowerem. Początkowo wykorzystywano dość prymitywną stal hi-ten, czyli stal węglową, konstrukcyjną o podwyższonej jakości. Była materiałem tanim i łatwym w obróbce, dlatego królowała wśród rowerów tanich, bo nie przeszkadzała w nich kiepska wytrzymałość i wysoki ciężar właściwy. W drugiej połowie XX w. 
do rowerówki zawitały technologie opracowane dla wojska i lotnictwa i zaczęto cudować z różnymi dodatkami, które ulepszały własności stopu stali tak, że były zdecydowanie bardziej przydatne w kolarstwie, które wymagało coraz większej sztywności i lekkości konstrukcji. Na początku lat 90. XX w. ramy ze stopów stalowych były bliskie ideałowi. Mimo że od lat 70. XX w. 
coraz częściej dało się zauważyć eksperymentalne ramy z aluminium, nikt nie przewidywał przełamania stalowej supremacji. Stal hi-ten była tania i łatwa w obróbce, dobra na niską półkę, a stopy udoskonalane dodatkami wanadu, chromu i molibdenu, a szczególnie systemy kształtowania rurek pozwalały budować niewiarygodnie sprawne rowery wyczynowe. 
Pojawienie się całkiem nowej gałęzi kolarstwa zaczęło zakrzywiać perspektywę, jaka rysowała się przed stalowymi rurami do produkcji ram. Użytkownicy rowerów górskich ze względu na mniejsze prędkości i pokaźniejsze ogumienie przestali zwracać uwagę na drgania wysokiej częstotliwości, jakie przeszkadzały w jeździe po szosach na cieniutkich i napompowanych na kamień szytek, z czym tak dobrze radziły sobie cienkie stalowe rurki. Wczesne MTB dzieliły się na ciężkie i bardzo ciężkie, więc walka o lekkość okazała się ważniejsza od walorów, jakie wypracowano dla najbardziej wyrafinowanych stopów stali i osobliwych zestawów rur z niej wykonanych.

Coraz droższe technologie

Okazało się, że ramy aluminiowe, w których dopracowano średnicę profili, grubości ścianek oraz wsparto to bardzo mocnym formowaniem, oferują korzystniejszy stosunek wytrzymałości do masy i praktycznie do cna wyparły z obrotu najlepsze stalowe zestawy rur. Dziś technologia Alu jest bliska doskonałości i jednocześnie pozostaje relatywnie tania. Ale świat nie stoi w miejscu. Prędko przekonano się, że z włókna węglowego można wykrzesać jeszcze więcej komfortu, co tłumnie docenili szosowcy, i lekkości, co spodobało się wszystkim kolarzom bez względu na dyscyplinę. Obecnie w zasadzie wszystkie wyczynówki mają ramy wykonane z włókna i kompozytów węglowych, czyli CFRP – zwanych przez nas w skrócie carbonem, ale czy jest to najlepszy materiał służący produkcji ram rowerowych?
Faktycznie kompozyty na bazie włókien węglowych, jeśli chodzi o suche parametry, są nie do pobicia. Są to materiały znacząco lżejsze od metali. Tworzywa CFRP są anizotropowe, co znaczy, że ich właściwości są zależne od kierunku obciążenia. W zależności od układu włókien w strukturze mogą być mocne w kierunku obciążenia i dość elastyczne w innym. Arkusze, tworząc laminat, muszą być zbudowane z wielu warstw. Produkuje się je tak, żeby układane były pod różnymi kątami, więc producent ramy może decydować o wytrzymałości na różne kierunki obciążenia. Tkany pre-preg może być stosowany jako odporna na uderzenia warstwa wierzchnia oraz w celu uzyskania lepszego wykończenia powierzchni. Więc jeśli utożsamiasz carbon z równiutką szaroczarną kratką, wiedz, że pod spodem zawarto niewidoczne warstwy wpływające na prawdziwe cechy. Carbon może być kształtowany w praktycznie dowolny sposób pozwalający uzyskać dodatkowe atuty – podatność bądź sztywność w konkretnych płaszczyznach. Niestety, coś za coś. Kompozyty są szalenie pracochłonne w produkcji, materiały i formy, z których są produkowane, też są drogie. Produkcja wymaga długotrwałego wygrzewania, a czas to pieniądz. Unikalne kształty i technologia z drogiej formy wykluczają też spersonalizowaną, jednostkową produkcję ze względu na obłędny koszt.

Powrót stali

Nie odmawiam stalom stopowym świetnych walorów, jednak uważam, że ze względu na nostalgię za starymi dobrymi czasami stal bywa silnie romantyzowana. Na przykład Reynolds 531 Super Tourist o dość podłej grubości ścianki 1,0/0,7/1,0 to materiał pierwotnie wprowadzony do sprzedaży w 1935 roku. Przez lata wyznaczał standardy dla ram szosowych i turystycznych i do dziś jest poszukiwany przez wielu kolarzy. Nostalgię podkreśla bardzo unikalny wygląd ram stalowych, którego nie da się podrobić ani innym metalem (nawet tytanem), ani kompozytem węglowym. Wytrzymałość stopów stalowych znacząco przewyższa stopy aluminium, stąd ramy stalowe budowane są z rurek o znacznie mniejszej średnicy. To jedyny sposób, żeby użyć mniej materiału i uszczknąć coś z masy. Ten filigranowy wygląd często zwodzi, ale jest uroczy i unikalny. Mimo to stalowa rama jest odporna i wytrzymała ze względu na walory izotropowe metali. Niestraszne jej zadrapania czy haratanie po skałach, nawet skrajnie cienkie rurki są odporniejsze niż przeciętne aluminium. Taka charakterystyka pozwala też uzyskać mocniejsze mocowania do osprzętu i na stalowej ramie można więcej zawiesić. Jest coś jeszcze, to, co widać z wierzchu, to dopiero początek. Wyrafinowane rurki są frezowane od wewnątrz i na swojej długości mogą zmieniać grubość ścianek nawet trzykrotnie. Końce rurki muszą mieć większą grubość, żeby w węzłach połączeń zapewniać większą wytrzymałość oraz ułatwiać łączenie. Spawanie, czyli de facto roztapianie metalu na krawędziach łączonych rurek, gdy ścianki mają grubość puszki po piwie (podobno puszka ma 0,25–0,35 mm grubości), jest krytycznie trudne. Dlatego najlepsi konstruktorzy stosują lutowanie srebrem, a to już brzmi jak poemat romantyczny, prawda? Zestaw rur Spirit firmy Columbus zawiera potrójnie cieniowane rurki ze stopu o wątpliwej w dzisiejszych czasach nazwie Omicron, w których grubość ścianki redukowana jest do 0,38 mm! Także profilowanie rur, czyli ich spłaszczanie czy zmiana średnicy, przynosi zmiany walorów. Wyrafinowane rury stalowe są drogie, bo produkuje się je jednostkowo lub w małych seriach, ale pozwalają zespawać ramę o znakomitych parametrach, co wymaga jednak znakomitego poziomu rękodzieła. Z drugiej strony technologie obróbki: cięcie, lutowanie czy spawanie i lakierowanie nie wymagają rozbudowanej infrastruktury. Dlatego stal jest tak popularna wśród budujących customy. Sam materiał jest tańszy niż tytan, więc także z tym magicznym metalem łatwiej konkurowa...

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