Od początku naszej historii postawiliśmy w Antymaterii na stalowe ramy rowerowe. Trochę było w tym przemyślanej strategii, trochę przypadku. Niemniej wciąż wierzymy, że ten materiał, mimo że daleko mniej popularny niż aluminium, ma swoje przewagi. Stal była też pierwszym historycznie materiałem używanym powszechnie do produkcji rowerów.
W niniejszym materiale staramy się szczegółowo omówić właściwości różnych materiałów ram rowerowych. A także rzecz jasna korzyści i ograniczenia, związane z ich zastosowaniem.
Trochę historii
Już w latach dwudziestych zeszłego wieku stalowe ramy produkowane były na skalę masową w wielu miejscach na świecie. Pierwszy boom rowerowy przypadł bowiem na czasy zaraz po rewolucji przemysłowej. Do najbardziej znanych producentów rur stalowych należały i wciąż należą: Columbus (Włochy) i Reynolds (Wielka Brytania).
Aluminium było znane ale niski rozwój technologii jego obróbki oraz wysoka cena nie przysparzały mu popularności. Sytuacja zmieniła się w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku, gdy na masową skale zaczęły być produkowane ramy aluminiowe. Tak, to wtedy rozpoczęła się światowa ekspansja takich firm jak Trek czy Cannondale. Wpierw na Tajwanie a zaraz później Chiny stały się wiodącym dostawcą aluminiowych ram rowerowych i gotowych rowerów.
W latach 80-tych pojawiły się też pierwsze ramy z kompozytu: żywicy i włókna węglowego – karbonu. Ich prekursorem był Włoch – Ernesto Colnago. Co ciekawe przy współpracy z Enzo Ferrari, którego historia kojarzy się akurat z innym środkiem transportu. Jednak z uwagi na cenę, karbon stał się popularny na masową skalę dopiero w ostatnich latach.
Stal, aluminium czy karbon?
Obecnie na rynku do wyboru mamy te trzy wspomniane wyżej materiały. Do tego szczególny rodzaj stopu stali, który zasługuje na osobne wyróżnienie. Mowa o świetnym, w naszej ocenie, materiale w postaci tytanu. Jest to jednak rzadkość występująca niemal wyłącznie w rowerach produkowanych na indywidualne zamówienie. Spotykane są także ramy wykonane ze stopów magnezu. Są to zupełnie nietypowe konstrukcje, wykonywane w małej skali lub wręcz na zamówienia
Ramy rowerowe ze stali, czyli dziwne skróty: hi-ten i cro-mo
Na początek skupmy się na stali, która zdecydowanie najdłużej funkcjonuje, jako materiał ram rowerowych. Używana do produkcji rowerów stal, występuje w dwóch najbardziej popularnych rodzajach stopów. Pierwszy z nich to tzw. hi-ten, pełna nazwa: high tensile steel, czyli stal wysoko-rozciągliwa. Jest to stal niskowęglowa o małej sztywności. Za to łatwa w obróbce, spawaniu i odporna na przeciążenia. Możemy ją spotkać w tanich rowerach, najczęściej typu tzw „marketowego”. Jest stosunkowo mało sztywnym materiałem, więc by to zniwelować ramy produkowane z tego stopu posiadają grubsze ścianki. To zaś skutkuje znacznym podwyższeniem masy. Ponadto rama o grubych ściankach rur i dużym przekroju bardzo skutecznie przenosi wszelkie drgania z roweru na rowerzystę. Co skutkuje niskim komfortem jazdy.
Inny problem tanich ram stalowych to ich podatność na rdzewienie. 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.
Ramy rowerowe ze stali Cro-Mo
Drugi rodzaj stali używany w przemyśle rowerowym to stal chromo – molibdenowa (zwana też chromoly chrome-moly, Cro-Mo, CrMo, CRMO, CR-MOLY). Wykorzystywana obecnie w droższych ramach (wszystkie nasze rowery są budowane na takich właśnie ramach). Domieszka chromu ma sprawić, by rama była mniej podatna na korozję. Choć nie jest to stal nierdzewna – rowery ze stali nierdzewnej też są dostępne na rynku. Przede wszystkim jednak stal Cro-Mo, czyli należąca do stopów z rodziny 41xx ma szczególną 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 chroniącą przed zewnętrznymi mikrouszkodzeniami.
Dzięki dużej sztywności i odporności, do tworzenia ramy Cro-Mo można użyć rur o bardzo cienkich ściankach i małym przekroju. Dzięki temu są elastyczne (oczywiście w bardzo małym zakresie). A do tego 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 ze znaczą siłą.
Stal niepodzielnie królowała wśród materiałów używanych do produkcji rowerów. Produkcja ram stalowych właściwie cały czas ma charakter mniej lub bardziej ręczny. Ponadto bardzo dokładna obróbka ramy stalowej, potrzebna do wytworzenia najwyższej klasy ramy, jest droga i trudna. A produkcja ram aluminiowych w dużo większym stopniu jest dziś zautomatyzowana (także z wykorzystaniem robotów spawalniczych)
Poszukiwanie efektywności kosztowej przesądziło o ustąpieniu stali w masowej produkcji rowerów na rzecz aluminium.
| ZALETY | WADY |
|---|---|
| wytrzymałość | podatność na korozję |
| łatwość ew. napraw | cena (w przypadku najlepszych dostawców) |
| waga i eliminacja drgań | waga (przy gorszej jakości ram) |
Dla wartości użytkowych ramy ważniejszy od materiału jest rozmiar samych rur. Stal jest cięższa, jeśli weźmiemy pod uwagę ciężar jednostkowy. Ale także jest najmocniejsza z materiałów do budowy rowerów. Dlatego też w ramach stalowych można użyć małego rozmiaru orurowania.
Ramy rowerowe z aluminium
Aluminium jest najbardziej miękkim i najsłabszym materiałem, ale używamy go w rurach o bardzo dużym przekroju, co daje dużą sztywność ramy. To oczywiście przekłada się na wagę ramy. A także całego roweru, co najlepiej można odczuć przy tańszych rowerach. Aluminium inaczej także „pracuje” przy zastosowaniu sportowym – kiedy przyspieszamy na aluminiowej ramie, mamy odczucie, że jest sztywna i szybka. Z aluminium można wykonać zarówno bardzo tanią, jak i droższą (i lżejszą), choć nie skrajnie drogą, przy tym bardzo lekką i sztywną. Ramy aluminiowe mają doskonały stosunek ceny do jakości, zwłaszcza wobec ekspansji ram karbonowych.
Rama aluminiowa jest praktyczna – nie rdzewieje i jest dość wytrzymała na uderzenia. Niestety poważne uszkodzenia skutkują widocznym wgnieceniem. Uszkodzenia takiego się nie naprawia, ale jest dobrze widoczne (w przeciwieństwie do karbonu). Poważniejsze uszkodzenia wyłączają ramę aluminiową z użytkowania. W warunkach serwisu rowerowego naprawiania takich ram (poza ew. wymianą haków) jest proszeniem się o kłopoty w przyszłości.
| ZALETY | WADY |
|---|---|
| dobry stosunek ceny do jakości | często niski komfort jazdy |
| wytrzymałość i sztywność | poważniejszych uszkodzeń generalnie się nie naprawia |
| koroduje, ale bez praktycznego wpływu na użytkowanie | waga, szczególnie w tańszych modelach rowerów |
Ramy rowerowe karbonowe
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. Ponadto żywica epoksydowa nie jest odporna na działanie soli. Używanie jej 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. A także dla osób z większym budżetem, które są w stanie zaakceptować ewentualną konieczność wymiany drogiego elementu. Wypadki są niestety nieodłącznym elementem ścigania.
Pisząc o karbonie trzeba zwrócić uwagę na to, że technologia kompozytów węglowych w przemyśle rowerowym stale się rozwija. Wszystkie zastrzeżenia co do karbonu i jego wytrzymałości stają się coraz mniej aktualne
Ramy karbonowe – wygoda i bezpieczeństwo
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 niekoniecznie 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 do takich elementów jak: koła i opony (szczególnie!), siodło czy owijka.
| ZALETY | WADY |
|---|---|
| niska masa | naprawa uszkodzeń w wielu przypadkach jest niemożliwa |
| sztywność | wysoka cena |
| brak ryzyka korozji | poważne uszkodzenie może być niewidoczne aż do nieprzyjemnego zaskoczenia na trasie |
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 lub osób z grubszym portfelem.
