solidny serwis i sklep rowerowy w Piasecznie

Materiały ram rowerowych

Nierzadko w podczas pracy w naszej firmie prowadzimy dyskusje z klientami dotyczące materiałów z których produkowane są rowery, a szczególnie ramy.

Pierwszym materiałem używanym do produkcji ram była stal. Do najbardziej znanych producentów rur stalowych należały: Columbus i Reynolds. Aluminium było znane ale niski rozwój technologii jego obróbki oraz wysoka cena nie przysparzały mu popularności. Sytuacja zmieniła się w latach osiemdziesiątych, gdy na masową skale zaczęły być produkowane ramy aluminiowe, głównie przez amerykańskie firmy: Trek i Cannondale. Wtedy też pojawiły się pierwsze ramy z kompozytu żywicy i włókna węglowego – karbonu, tu prekursorem był Włoch – Ernesto Colnago przy współpracy z Ferrari. Jednak z uwagi na cenę karbon stał się popularny na masową skalę dopiero w XXI w.   Obecnie na rynku do wyboru mamy te trzy główne materiały, a także ramy z tytanu i skandu, jest to jednak rzadkość występująca niemal wyłącznie w rowerach produkowanych na indywidualne zamówienie.

Na początek skupmy się na stali która zdecydowanie najdłużej istnieje na rynku rowerowym. Stal używaną do produkcji rowerów występuje w dwóch najbardziej popularnych rodzajach stopów: pierwszy z nich to tzw. hi-ten, pełna nazwa: high tensile steel, czyli stal wysokorozciągliwa. Jest to stal niskowęglowa o małej sztywności, za to łatwa w obróbce, spawaniu i odporna na przeciążenia. Możemy ją spotkać w tanich rowerach typu marketowego. Jest stosunkowo mało sztywnym materiałem, więc by to zniwelować ramy produkowane z tego stopu posiadają grubsze ścianki, co skutkuje znacznym podwyższeniem masy ramy. Ponadto rama o grubych ściankach rur i dużym przekroju rur bardzo skutecznie przenosi wszelkie drgania z roweru na rowerzystę, co skutkuje niskim komfortem jazdy. Inny problem tanich ram stalowych to ich podatność na rdzewienie, co jednak wobec grubego przekroju rur ma raczej znaczenie estetyczne niż praktyczne. Jedyny plus takiej ramy to możliwość jej naprawy – w przypadku pęknięcia bardzo łatwo ją zespawać, w przypadku wygięcia – wyprostować.

Drugi rodzaj stali używany w przemyśle rowerowym to stal chromo – molibdenowa (zwana też chromoly, chrome-moly, CrMo, CRMO, CR-MOLY) wykorzystywana obecnie jedynie w drogich ramach. Domieszka chromu ma sprawić, by rama była mniej podatna na korozję (choć nie jest to stal nierdzewna). Przede wszystkim jednak stal CrMo, czyli należąca do stopów z rodziny 41xx ma następującą właściwość: poprzez nawęglanie może być mocno zahartowana z zewnątrz, podczas gdy jej rdzeń pozostaje bardziej elastyczny i wytrzymały. Daje to doskonały kompromis między odpornością na przeciążenia, a twardością utrudniającą dokonanie zewnętrznych mikrouszkodzeń w rurze. Dzięki dużej sztywności i odporności stali, do tworzenia ramy można użyć rur o bardzo cienkich ściankach i małym przekroju, które dzięki temu są elastyczne (oczywiście w bardzo małym zakresie) i pozwalają na tłumienie małych drgań powodowanych przez nierówności terenu. Jest to bardzo charakterystyczna cecha dobrych ram stalowych, możliwa do uzyskania tylko przy użyciu dobrej stali, użycie aluminium wymaga rur o większym przekroju. Inna zaleta stali to jej odporność w czasie długotrwałej eksploatacji. O ile aluminium doznaje zmęczenia cały czas, niezależnie od przyłożonej siły, o tyle stal męczy się tylko gdy zadziała się z siłą powyżej pewnego poziomu, małe bodźce zupełnie na nią nie działają. Należy jednak pamiętać, że ta różnica nie jest odczuwalna dla rowerzysty, nawet jeżeli posiada rower przez dziesięciolecia i wykonuje bardzo duże przebiegi. Bardzo długo stal niepodzielnie królowała wśród materiałów używanych do produkcji rowerów, jednak w przemyśle rowerowym pożądana jest niska masa materiałów, a rama z najwyższej półki, wykonana ze stali Cr-mo jest znaczenie cięższa niż jej aluminiowy odpowiednik. Ponadto bardzo dokładna obróbka ramy stalowej, potrzebna do wytworzenia najwyższej klasy ramy, jest droga i trudna. Te fakty przesądziły o ustąpieniu stali w masowej produkcji rowerów na rzecz aluminium. Dla porównania: kultowa, produkowana do dzisiaj, rama stalowa Cinelli Supercorsa waży 1790 g, a stalowy widelec do niej kolejne 665 g. Za przykład nowoczesnej, bardzo dobrej ramy aluminiowej (jednak nadal kilkunastokrotnie tańszej!) może służyć Canyon Ultimate AL SLX, która waży 1220 g, jej karbonowy widelec – 295 g. Takie różnice w masie komponentów rowerowych to przepaść.

Cinelli Supercorsa:

 

Zalety i wady ram ze stali

zalety

wady

+ wytrzymałość

- wysoka masa

+ tłumienie drgań przy zastosowaniu cienkich rur

- podatność na korozję

+ łatwość w naprawie

- cena w przypadku ram dobrze wykonanych

 

Paweł posiada rower na stalowej ramie w którym zostały wykorzystane stalowe rurki Columbus SL, użytkuje go około siedem lat. Rower ten przeżył wiele upadków, dwa poważne zderzenia z samochodem, przeróżne warunki pogodowe: śnieg, deszcz, mróz i upały, nierzadko jeździł na nim z dużym ładunkiem. Efekt wieloletniego użytkowania to tylko coraz więcej rys na ramie. Jest to ulubiony rower Pawła, przede wszystkim wygodny, wytrzymały i niezawodny, dzięki czemu można mieć do niego zaufanie, że nie zawiedzie w trasie. Dla wartości użytkowych ramy ważniejszy od materiału jest rozmiar samych rur: stal jest bardzo ciężka, ale też najmocniejsza z materiałów do budowy rowerów, dlatego też w ramach stalowych można użyć małego rozmiaru orurowania.   Aluminium jest najbardziej miękkim i najsłabszym materiałem, ale używamy go w rurach o bardzo dużym przekroju, co daje dużą sztywność ramy. Można to razu odczuć w zastosowaniu sportowym – kiedy przyspieszamy na aluminiowej ramie, mamy odczucie, że jest sztywna i szybka. Aluminium długo był ulubionym materiałem Mikołaja. Jest bardzo dobrym materiałem dla zawodnika – amatora, który sam sobie finansuje zakup i utrzymanie sprzętu, a także dla przeciętnego Kowalskiego, chcącego w miarę taniego, a jednocześnie lekkiego roweru. Z aluminium można wykonać zarówno bardzo tanią, ale stosunkowo lekką ramę, jak i droższą, choć nie skrajnie drogą, przy tym bardzo lekką i sztywną. Ramy aluminiowe mają doskonały stosunek ceny do jakości, zwłaszcza wobec ekspansji ram karbonowych - najwyższej klasy ramy aluminiowe stają się coraz tańsze. Rama aluminiowa jest praktyczna – nie rdzewieje i jest dość wytrzymała na uderzenia. Jeżeli dozna uszkodzenia skutkuje to widocznym wgnieceniem, uszkodzenia takiego się nie naprawia, ale jest dobrze widoczne (w przeciwieństwie do karbonu), dzięki czemu możemy podjąć decyzję o wymianie ramy, jeżeli obawiamy się na niej jeździć.     

 

Zalety i wady raz z aluminium

zalety

wady

+ wytrzymałość

- często niski komfort jazdy (wada do zniwelowania)

+ sztywność

- uszkodzeń generalnie się nie naprawia

+ niska masa

 

+ koroduje, ale nie ma to żadnego wpływu na użytkowanie, bo nie rdzewieje

 

+ dobry stosunek ceny do jakości

 

Najdroższym materiałem z którego wykonuje się masowo ramy jest kompozyt żywicy epoksydowej i włókien węglowych, czyli karbon. Jest to materiał bardzo lekki i sztywny, można wykonywać z niego na skalę masową sztywne ramy o masie 700 – 900 g i widelce o masie poniżej 300 g. W tej materii aluminium pozostaje daleko w tyle. Karbon ma dwie wady: jedną jest cena, drugą podatność na uszkodzenia. W przypadku prawidłowo wykonanego elementu, który nie został uderzony lub zbyt mocno ściśnięty, karbon jest w pełni niezawodnym i bezpiecznym materiałem. Problem pojawia się po uderzeniu np. przy wywrotce lub nadmiernym ściśnięciu np. przy montażu mostka na karbonowej rurze sterowej. Może dojść wtedy do delaminacji i późniejszego złamania elementu bez żadnego ostrzeżenia. O ile w przypadku uderzeń i ściśnięć uszkodzenie jest widoczne i można ocenić, czy dojdzie do delaminacji, o tyle przy błędach produkcyjnych może dojść do katastrofalnego w skutkach defektu bez najmniejszego ostrzeżenia. Oczywiście jest to możliwe również w przypadku aluminium i stali, np. na spawach. W przypadku komponentów najlepszych firm (Ritchey, Easton, PRO) ryzyko jest ograniczone, jednak kilka lat temu w Stanach zjednoczonych odnotowano w krótkim czasie trzy przypadki złamania rur sterowych w widelcach Bontragera, wszystkie w czasie jazdy, zakończone groźnymi wypadkami. Producenci zachowują się bardzo asekuracyjnie zalecając wymianę karbonowych elementów co dwa – trzy lata (Ritchey, Canyon), co daje im alibi w razie wypadku, jednak nie wzbudza zaufania użytkownika, a mało kogo stać na stosowanie się do takich zaleceń. Ponadto żywica epoksydowa nie jest odporna na działanie soli, więc używanie zimą lub nad morzem może skończyć się nieoczekiwaną delaminacją po kliku latach. Generalnie karbon jest nieco bardziej ryzykowny niż inne materiały, trzeba bardziej na niego uważać, a po poważniejszym uszkodzeniu można stracić drogą, karbonową ramę.  Karbon wydaje się być idealnym materiałem do zastosowań sportowych, dla osób z większym budżetem, które są w stanie zaakceptować ewentualną konieczność wymiany drogiego elementu – wywrotki i kraksy są nieodłącznym elementem ścigania. Pisząc o karbonie trzeba zwrócić uwagę na to, że technologia kompozytów węglowych w przemyśle rowerowym stale się rozwija i wszystkie zastrzeżenia co do karbonu i jego wytrzymałości stają się coraz mniej aktualne. Włókna węglowe uchodzą za materiał wygodny, który posiada właściwości tłumienia drgań. Tu trzeba jednak zauważyć, że wiele zależy od ułożenia włókien w ramie, karbonowe rowery potrafią się bardzo różnić jeżeli chodzi o wrażenia z jazdy. Generalnie w przypadku tego materiału stosuje się grube rury, często o aerodynamicznych, lub innych nietypowych, przekrojach, co też nie sprzyja wygodzie.   Pisząc komforcie, który oferują poszczególne materiały trzeba zauważyć, że sam materiał, z którego wykonane są ramy, a nawet przekrój rur ma znaczenie marginalne w porównaniu ze znaczeniem takich elementów jak: opony (szczególnie!), siodło czy owijka. 

 

Zalety i wady ram z karbonu

zalety

Wady

+ wytrzymałość, pomijając nieodpowiednie traktowanie

- w niektórych ramach wysoki komfort jazdy

+ sztywność

- naprawa uszkodzeń zaawansowana technologicznie i droga, rzadko wykonywana

+ niska masa

- wysoka cena

+ nie koroduje

- defekty stosunkowo trudne do zdiagnozowania, krytyczne awarie mogą pojawić się zupełnie nieoczekiwanie

 

Podsumowując rozważania dotyczące materiałów z których wykonane są ramy można powiedzieć, że wszechobecne aluminium bardzo dobrze spełnia wymagania większości rowerzystów, stal to domena z jednej strony koneserów, a z drugiej – rowerów marketowych, natomiast karbon jest przeznaczony dla zawodników z grubszym portfelem.  

Paweł Kowalski, Mikołaj Mucha

<- powrót do bloga