CYKELPORTALEN

For 15 år siden fandtes der stort set kun stål på menuen, for den
cyklist som skulle vælge cykelramme. I dag kan du vælge mellem, stål,
aluminium, titanium, magnesium og kulfiber foruden nogle mere eksotiske
materialer. Spørgsmålet er så, hvilket materiale der er bedst ? Det er
næsten umuligt at besvare, men denne artikel vil forsøge at belyse
egenskaberne ved de enkelte materialer samt deres stærke og svage
sider.

Lav vægt, kontra stivhed og styrke. Fart kontra komfort.
Spørgsmålet om hvilket materiale som er bedst at fremstille cykelrammer
af, er til stadighed oppe til diskussion blandt alverdens producenter
og alle har de deres bevæggrunde til netop at bruge et materiale frem
for et andet.

STÅL.
Med stål menes en jernbaseret legering, som har
fungeret som rammemateriale i over hundrede år og som med stor
sandsynlighed også vil være fremme langt ind i fremtiden. Det er
relativt let og billigt at forme et rør som kan indgå i en ramme. En
anden væsentlig faktor, er at stålets egenskaber er overordentlig
veldefinerede og bevidste. Det vil sige at konstruktøren ved hvordan
forskellige stålkvaliteter opfører sig under forskellige forhold og ved
forskellige behandlinger. Derved har de lettere ved at beregne en ny
rammes egenskaber. Det stål der anvendes indenfor cykelindustrien
findes i et utal af varianter. Forskellige bestanddele som kul,
vanadium, krom, nikkel, mangan og molybdæn legeres med stålet i
forskellige mængder for at opnå forskellige kvaliteter og forskellige
egenskaber, samt ikke mindst prisen på rammen.

Gode rammer er dyre.
Dyre rør er ofte ensbetydende med
bedre stål. Rammer i stål ligger i prislaget fra fra 700-800 kr. og op
til mere end 10000 kr., afhængig af stålkvaliteten, men også på selve
tilvirkningen af rørene. De mest almindelige varianter er krom molybdæn
stål (CrMo), mangan molybdæn (MaMo) stål samt nikkel vanadium stål
(NiCr). Disse opdeles i heltrukne og formede rør samt varmebehandlede
og ikke varmebehandlede.
Ulempen ved stål er den høje vægt i forhold
til andre materialer samt problemer med rust. Men dagens rammebyggere
er helt klar over disse ulemper, og der forskes intensivt i at udvikle
stållegeringer med endnu bedre egenskaber.

Fremtiden.
Et eksempel på hvorledes udviklingen inden
for stål kan gå, er “Aermet 100″. Denne legering er udviklet i USA
specielt til landingsstellet på F-18 jagerflyet. Aermet 100 har en
brudgrænse på 2000N/mm². Det tidligere stærkeste rør for cykler, Reynolds 753 har en brudgrænse på 1315 N/mm². For sammenligningens skyld har titanium en brudgrænse på 860 n/mm².
Samtidig er Aermet tilstrækkelig blødt, så det kan bearbejdes og
udformes i de ønskede former uden at værktøjet slides for hurtigt. En
meget lovende legering.

Myter om Stål.
“Jeg må have en ny ramme, da den er blevet for blød”.

Denne påstand er helt forkert. Stål kan af natur ikke blive blødt,
andet end når det belastet over dets elastitetmodul. Og så er rørene
deformeret til ubrugelighed. Prøv at vride en eger indtil den knækker.
Føles
en stålramme blød, er det fordi den var det var starten, eller også er
den rustet op indefra. (ikke særlig sandsynligt) Slidte lejer og
komponenter forstærker også følelsen, samt ikke mindst cyklistens
fantasi…

Kort om stål.
+ kan give tynde, lette og stærke rør.
+ let at bearbejde,
+ billigt og veldokumenteret.
+ miljøvenligt, let at reparerer og genanvende.
- tungt hvis det ikke bearbejdes.
- ruster.
- tynde lette rør kan give brud.

ALUMINIUM.
Aluminium gjorde for alvor sit indtog på
rammemarkedet i begyndelsen af 70 erne. Først gennem italienske Alan
som vidste en ramme der var limet i mufferne. Rørdiameteren var den
normale smalle racerdiameter. Resultatet var en let, men meget blød
ramme. Trods dette kunne spurtspecialisten Sean Kelly samme år, vinde
otte sejre på en lignende Vitrus ramme.
Dagens aluminiums rammer er
betydeligt stivere end datidens standard, og så længe konstruktøren,
ved hvad han gør, kan det lade sig gøre at lave rammer i aluminium som
både er lette og stive. Relativt set er aluminium et billigt materiale
som er blødt. Men blandes det med f.eks. kisel, magnesium eller zink
fås nogle legeringer som kan tilfredsstille konstruktørernes krav til
lav vægt, stivhed og styrke. Med i købet får man også aluminiums
modstandskraft mod korrosion. Aluminium rangeres i forskellige
nummerserier. De mest kendte er 6061 og 7075. Disse går populært som
flyaluminium. De enkelte tal henviser til, hvad legeringen består af og
hvordan den er hærdet.

“Oversize”.
Aluminium vejer en tredjedel af den samme
volumen stål, men typisk vejer en ramme i aluminium mere end en
trediedels stålramme. Årsagen er aluminiums lave styrke, cirka en
fjerdedel af ståls. En anden ulempe er at deformationsgrænsen og
brudgrænsen ligger tæt på hinanden. Det vil sige at et aluminiumsrør
kan bukkes til en vis grænse, herefter bliver det porøst og knækker.
Desuden er træthedsgrænsen (fatigue limit) også lav.
For at
modvirke alle disse negative faktorer, må man gøre aluminiumsrørerne
større og tykkere. Det som populært går under “oversize” Men på grund
af legeringernes lave vægt bliver rørene stadig relativt lette. Ved
oversize bliver rammen også helt flexfri, hvilket godt kan give
følelsen af at køre på en “død” ramme.
Sammenfattende kan man sige
at aluminium i sin grundform langtfra et ideelt materiale at lave
cykelrammer af. Først når man legerer og forarbejder det fremstår dets
positive egenskaber.

Følelsen af stivhed.
Oftest svejses alurørerne direkte
sammen uden brug af muffer, men flere og flere er begyndt at lime dem
sammen, en teknik som er kendt fra flyindustrien. Så når vingerne på en
Airbus er limet og holder, så kan en cykelramme vel også…
Aluminium
er let, men også svagt, hvilket i sidste ende gør rammen næsten lige så
tung som andre rammematerialer. Sammenfattende er aluminium dog stadig
et meget interessant materiale at fremstille rammer af. Er den rigtig
designet, er den rigtig god, faktisk så god, at den føles “død” at køre
på. En egenskab som mange cyklister værdsætter.
En aluminiumsramme
behøver ikke at være dyrere end en ramme i stål. Prislaget svinger fra
et par tusinde og helt op omkring 20000 kr.

Myter om aluminium.
“Aluminiumsrammer er stive og
døde” eller “aluminiumsrammer er bløde og suger pedalkraft” Begge
påstande er i og for sig rigtige, men også forkerte. Aluminium er både
lettere og blødere end stål. Derfor må rørene være meget tykke for at
kunne holde, og derved bliver de meget stive. Vægten bliver derfor
næsten det samme. En oversize aluramme er dog væsentligt stivere end de
øvrige ramme materialer.
Men en god ramme er og bliver stadig en god ramme, uanset hvilket materiale den er lavet i.

Kort om aluminium.
+ Lav vægt, relativt let at bearbejde.
+ Upåvirkelig af vejr og vind med den rette overfladebehandling.
+ miljøvenlig, kan genanvendes.
- brudgrænse og deformeringsgrænse ligger tæt.
- ringe dæmpningsfaktor.
- svære at reparere.

TITANIUM.
Titanium var først et eksotisk metal
forbeholdt rum og luftsfartsindustrien. I dag er det meget udbredt og
ikke kun til cykelrammer. Den største ulempe ved titanium er og bliver
prisen, primært fordi det er besværligt og tidskrævende at forarbejde.
Produktionen af rør i titanium er desuden lille, så dette medvirker
også til høje omkostninger. De seneste år er markedet dog blevet
invaderet af prisrimelige titaniumsrammer fra Rusland.
Rør i titanium er gjort af legeringer af titanium, aluminium og vanadium i ulige mængder f.eks.
3A1/2,5V
eller det noget stærkere 6A1/4V som indeholder 6% aluminium, og 4%
vanadium. Disse legeringer vejer ca. 60% mindre end den samme volumen
stål.

Stærkest og lettest.
Titaniums vægt/styrkeforhold
hører til de bedste blandt alle moderne metaller og legeringer. Det er
næsten lige så stærkt som stål, men væsentligt lettere. Aluminium er
dog lettere, men ikke nær så stærkt. En anden fordel er livslængden.
Titaniums har næsten ingen materiale udmatning og lige som guld
korrodere det heller ikke. Ulemperne er at det er energi og
tidskrævende metal at arbejde med.

Indbygget dæmpning.
Desuden har titanium den egenskab
at det er forholdsvis blødt i forhold til sin styrke. Faktisk kan man
bukke det en del før det deformeres og brækker af. Derfor vil visse
titaniumslegeringer opleves som bløde, noget som i og for sig kan virke
positivt som dæmpning. En ramme i titanium absorberer de ujævnheder som
en vej jo har og gør at en lang cykeltur kan føles væsentlig mindre
trættende.
Prisen for en titaniumsramme begynder i prislejet omkring
de 6000 kr. og kan sagtens nærme sig det tredobbelte. Ofte er
titaniumsrammer umalede og kan derfor let kendes på det rå look.

Myter om titanium.
“Titanium er stift” Dette er ikke
rigtigt, titanium er stærkt men fjedrer ganske meget. “Titanium kan
ikke gå i stykker”. Dette er heller ikke korrekt. Det kan gå i stykker
ligesom alle andre materialer, men som regel kun hvis konstruktionen er
fejldesignet.

Kort om titanium.
+ let og stærkt.
+ stor dæmpningsfaktor.
+ ruster ikke.
- relativt blødt.
- svært at bearbejde.
- forholdsvis dyrt.

KULFIBER/KOMPOSITER.
Termen kompositer dækker bredt
over to eller flere materialer som bages sammen ved hjælp af lim eller
hærdende plast. For cykelindustrien er kompositter lig med rør der er
vævet af glasfiber og eller kulfiber bagt sammen med hærdende
epoxyplast.
Jo mere kulfiber (grafit/carbon) desto lettere,
stærkere og stivere rør. Nogle gange lægges boronfibre eller andre
materialer ind i vævene som bages med epoxy i op til en uge. De fleste
kulfiberrammer er lavet af rør som limes sammen med muffer. Mufferne
var først i aluminium, men flere og flere laver nu også mufferne i
kulfiber. Når man anvender muffer udnyttes materialets fulde potentiale
ikke, og der er risiko for separation på grund af korrosion mellem
materialet i muffen og kulfiberrøret. Dette problem var ikke
ualmindeligt på rammer for 5-6 år siden, men ses sjældent på dagens
kulfiberrammer.

Monocoque.
De seneste år er de såkaldte monocoque
rammer, dvs. hele rammer gjort direkte af epoxybagt kulfiber frem for
muffede kulfiberrør. Med den teknik er det muligt at skræddersy
komplekse konstruktioner for at tilgodese specifikke krav på
forskellige steder på en cykelramme. Dette giver samtidig cykler med et
spændende og ofte særpræget design. Ulempen ved Monocoque rammer er at
de er dyre at fremstille og kun fås i få størrelser.
Kulfiber har
den kedelige egenskab, at kunne springe længe efter det har været udsat
for at kraftigt slag. Dette sker uden nogen varsling.

Komfortabel kørsel.
En ramme i kulfiber giver i
forhold til stivheden en komfortabel kørsel. Da dæmpningsfaktoren er
bedre end både titanium, aluminium og stål, absorberes vejens
ujævnheder bedre. Mod kulfiber taler den høje pris, selvom den de
seneste år er faldet en del.

Myter om kulfiber.
“Kulfiber er lettest” Selve
materialet er i sig selv let, men meget afhængig af hvilken
materialesammensætning man bruger. Jo mindre epoxy, kulfibervæv og
tunge muffer desto lettere ramme. En rigtig god kulfiberramme
indeholder en større mængde kulfiber og mindre glasfiber og epoxy,
hvilket så også gør at prisen ryger i vejret. I ni ud af ti tilfælde er
en monocoque ramme også tungere end en god stålramme.

Kort om kulfiber.
+ let og stærkt.
+ let at skræddersy for lav luftmodstand og moderne design.
+ god dæmpningsfaktor.
- dyrt og svært at bearbejde.
- kan springe efter et slag eller stød.
- svært at genanvende.

Supermetallerne.
En anden variant af kompositterne er
de såkaldte MMC materialer, også kaldet Metal-Matrix Compositter. Der
er tale om blandinger af ikke metaller og metaller som skal give nye
endnu stærkere og lettere materialer. Rammer af disse materialer er
f.eks. Bryllium og Boralyn. De er dog endnu ikke slået rigtigt igennem.

Beryllium er det letteste og dyreste man
kender. Det er 35% lettere end aluminium. Vægtfylden er det halve af
titanium og dets stivhed overgår alle andre materialer. Da styrken er
så stor behøver man ikke at lave rørene i overstørrelse. De fremstilles
enten af tynde plader der bukkes og samles med epoxy lim eller de
svejses. I 1992 lykkedes det AMP i USA at producere et mountainbike
stel på 1 kg. Det var samlet med muffer af aluminium og limet sammen.
Prisen var ca. 200.000,-

Magnisium er et gammelt grundstof og meget udbredt. Men
som cykelmateriale er det forholdsvis nyt, og har indtil nu mest været
brugt til komponenter. Som rammemateriale har det endnu begrænset
udbredelse, men specielt de tawanestiske producenter som f.eks Merida
har de seneste år udviklet nogle meget lovende rammer. Magnesium
udvindes ved elektrolyse eller af havvand.
Som rent materiale er det
ikke meget værd men legeret med aluminium, zink og mangan udvides
anvendelsesområdet betragteligt. Kan man kontrollere den meget farlige
fremstillingsproces har materialet stort potentialet, det er let
tilgængeligt og billigt.

Kort om Magnesium.
+ meget let
+ findes i store mængder
- svært at bearbejde (meget brandfarligt)
- dårlige korrosionsegenskaber
Læs mere om magnesium her.

Dødt løb.
Stiller man dagens ramme materialer op mod
hinanden i en objektiv sammenligning, er svaret på hvilket der er bedst
ikke givet. Der findes helt enkelt ingen klar vinder. Eftersom
vægt/styrkeforholdet er stort set lige for stål. aluminium og titanium
bliver forskellene i totalvægt i sidste ende meget små. Nej valget af
rammemateriale handler snarere om hvilken følelse eller oplevelse vi
som cyklister vil have på rammen. Der laves rigtige gode rammer i alle
materialer både til landevejsraceren og mountainbiken.
Nej I sidste ende er det nok mere det personlige og størrelsen af tegnebogen, som afgør valget.

Fremtidens materiale.
Forfatteren til bogen “Bicycle
Metallurgy for the Cyclist” Dourg Hayduk, hvorfra mange af faktaene til
denne artikel stammer, er ikke i tvivl. På spørgsmålet om hvilket
materiale som passer bedst til en cykelramme, uden hensyn til miljø og
pris svarer Dourg Hayduk. “Uden tvivl kulfiber. Til forskel for
titanium, stål og aluminium, kan man skræddersy materialets udseende og
egenskaber ikke mindst i den kraftoptagende retning, så det passer
bedst. Med de andre materialer kan man bare ændre designet, og gøre
rørene tykkere eller ændre godstykkelsen”.

Stålrammen lever videre.
Så med tanke på
materialernes egenskaber, bliver kompositter måske fremtidens
rammemateriale. Trods det er stålet dog langtfra dødt som materiale.
Det vil overleve på grund af sin lave pris, lettilgængelighed og ikke
mindst fordi det fungerer jo aldeles udmærket som rammemateriale

Be Sociable, Share!

•