Als Antwort auf eine weitere Frage zu Rahmenmaterialien hielt ich es für nützlich, mit einer besser beantwortbaren Frage zu beginnen. Bitte eine Antwort pro Material mit einem Beispiel eines Fahrradrahmens, der dieses Material verwendet.

Bitte verwenden Sie das Format, das ich in meinen Antworten verwendet habe, um den Vergleich von Materialien zu vereinfachen.

Ich sehe keinen Nachteil darin, dass alle mehr als 400 Stahllegierungen aufgeführt sind, wenn jemand dies tun möchte, aber "Stahl" muss insbesondere minderwertiger Weichstahl sein und nicht eine bestimmte Legierung. Ebenso für Aluminium, Titan, Magnesium und andere Metalle.

Für Verbundwerkstoffe, einschließlich Metallverbundwerkstoffe, würde ich wieder spezielle Beispiele mit Details bevorzugen (es gibt einen großen Unterschied zwischen Stahlbeton und Kevlar / Polyester-Verbundwerkstoffen). Ich würde auch gerne seltsame und wundervolle Fahrräder sehen.

Materialien

(zB Index zu Antworten. Bitte aktualisieren Sie die Links, wenn Sie eine Antwort hinzufügen):

Metalle

• Aluminiumfahrräder
  • Aluminium
  • Scandium - Aluminiumlegierung
• Stahlfahrräder
  • Columbus Steel (noch nicht geschrieben)
  • ChromeMoly Steel (noch nicht geschrieben)
  • Gaspipe Steel
  • Ishiwata Steel (noch nicht geschrieben)
  • Kaisei Steel (noch nicht geschrieben)
  • Baustahl
  • Reynolds Steel (muss erweitert werden)
  • Tange Steel (noch nicht geschrieben)
  • Vitus / Super Vitus Steel (noch nicht geschrieben)
• Titan
• Beryllium
• Gold (rein) (theoretisch)
• Magnesium (noch nicht geschrieben)

Bio

• Bambus
• Knochen
• Hölzerne Fahrräder
  • Geschnitztes Holz
  • Sperrholz (Verbundwerkstoff)
  • Holz (kompletter Rahmen und Fahrrad)
• Karton (noch nicht beschrieben) ( /bicycles//a/44582/20060 ) **

Verbundwerkstoffe und Polymere

• Kohlenstoff-Faser
• Flachsfaser (90% Flachs, 10% Kohlenstoff)
• Kunststoff

Layoutspezifisch

• Kabel aka Tensegrity oder Tensional Integrity
• 3D gedruckt (noch nicht geschrieben)

Knochen

Durchschnittliche Dichte 1,84 g / cm³ für trockenen Knochen.

Dies wäre ein ziemlich schlechtes Material für einen Fahrradrahmen, und es ist ziemlich wahrscheinlich, dass jedes Knochenrad wirklich einen Metallkern in der Mitte hat.

Vorteil

• Schockfaktor oder als Teil eines Kostüms ("Der Tod reitet auf einem blassen Pferd")

Nachteil

• Knochen sind an sich nicht besonders strukturell. Ein Skelett besteht ebenfalls aus Sehnen, Knorpel und Weichteilen.

• Haltbarkeit - Knochen, die austrocknen, werden spröde und reißen leicht.

• Intolerant - Ein Riss kann sehr schnell von einem kleinen Haaransatz zu einer vollständigen Pause führen.

Baustahl

Die Dichte reicht von 7,75 bis 8,05 g / cm³

Viele BSOs bestehen aus Weichstahl oder recyceltem Stahl, wobei die Zusammensetzung so wenig berücksichtigt wird, dass es sich tatsächlich um Weichstahl handelt. Beispiele sind dieses KMart-Fahrrad . Diese Frage zur BSO-Identifizierung enthält mehr.

Vorteile

• günstig zu kaufen
• einfach zu handhaben - die Technologie ist weit verbreitet und der Maschinenpark erschwinglich
• Einfache Reparatur - Wenn Ihr Fahrrad aus Stahl besteht, können Sie es bei Bedarf mit einer Schmiede befestigen, sodass es reparabler ist als jedes andere Rahmenmaterial.

Nachteile

• schwach / schwer - für eine bestimmte Stärke benötigen Sie mehr Weichstahl als andere übliche Rahmenmaterialien.
• Rost - Farbspäne oder Eintauchen in Wasser führen zur Korrosion des Rahmens.

Titan

Dichte 4,506 g / cm³

Vorteile

• Titan hat viele positive Eigenschaften, die es ideal für den Fahrradrahmenbau machen. Titan hat eine ausgezeichnete Dehnung, Zugfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Titanrahmen können im Allgemeinen so leicht wie ein Aluminiumrahmen gebaut werden, haben jedoch eine viel längere Lebensdauer, ähnlich wie ein Stahlrahmen (oder länger als dieser).
• Titan hat eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit, selbst in aggressiven Umgebungen wie Meerwasser, und erfordert keine Lackierung oder Beschichtung. Dies erleichtert auch die Wartung, da kleinere Kratzer und Fehler ohne erneute Beschichtung keine Probleme verursachen.
• Es ist möglich, aus Titan einen "High-End" -Leichten und stabilen Rahmen herzustellen, der eine lange Lebensdauer hat. Titan ist derzeit das Material der Wahl für Sonderanfertigungen und Einzelanfertigungen. Es ist kostengünstig (relativ gesehen), einen einzelnen Titanrahmen zu entwerfen und zu bauen, während andere "High-End" -Materialien (wie Carbon) in der Konstruktion und Herstellung eines einzelnen Rahmens unerschwinglich teuer sind.

Nachteile

• Titan ist ein teures Material. Die Rohstoffpreise sind meist höher als bei anderen Metalloptionen. (Abgesehen von reinem Gold vielleicht).
• Titan kann schwierig zu bearbeiten sein. Titan erfordert unterschiedliche Verfahren zum Bearbeiten und Schweißen. Die Nichtbeachtung dieser Verfahren kann zu kontaminierten Schweißnähten führen, die versagen.
• Titan ist ein schlechter Stromleiter, daher kann der Rahmen nicht als ein Bein eines Beleuchtungskreises verwendet werden.

Sperrholz

Dichte

• 0,46-0,52 g / cm³ für Nadelholzsperrholz
• 0,62 g / cm³ gemischtes Sperrholz
• 0,68 g / cm³ für Birkensperrholz

Aus Sperrholz, einem Verbundwerkstoff, wurden auf verschiedene Weise Fahrradrahmen hergestellt. Die zwei offensichtlichsten sind als Blattmaterial und als lineares Material.

Vorteile

• Holz ist leicht zu bearbeiten (Werkzeuge sind billig und leicht verfügbar)
• Sperrholz ist leicht zu finden

Nachteile

• Noch schwächer als Weichstahl, was das Design erschwert und die Rahmen schwerer macht
• Epoxid-Verbundwerkstoff, daher müssen die Expoxide (Kleber und Dichtungsmittel) sorgfältig ausgewählt werden und können giftig sein
• Die Hauptteile des Rahmens sind immer noch aus Metall, oder es muss viel Aufwand betrieben werden, um sie aus Holz herzustellen.
• Haltbarkeit ist nicht großartig (Jahre statt Jahrzehnte)

Sawyer Bike von Jurgen Kuipers über CityLab

BONOBO PLYWOOD BICYCLE über CycleExif

_{(Quelle: coocan.jp )}

SANOMAGIC Mahagonibikes von Sueshiro Sano

Carbonfaserverstärktes Polymer

Die Dichte liegt zwischen 1,75 und 2,0 g / cm3 und variiert je nach Typ und Aufbau.

Kohlefaserrahmen (CF-Rahmen) bestehen aus Kohlenstofffaserblechen, die in einem Polymerharz, üblicherweise Epoxidharz, eingelegt sind.

1975 erscheint das erste CF-Röhrenrad, das Exxon Graftek. Es hatte Stahlösen und war anfällig für Brüche. 1986 folgten Kestrel und Trek mit CF-Rahmen.

Ein modernes Spitzenbeispiel für ein Carbon-Bike ist ein Pinarello Dogma F8, der vom Team Sky und damit auch vom Team Bradley Wiggins gefahren wird.

Obwohl Sheldon Brown und andere nicht sehr begeistert von CF sind, gibt es eine große Meinung, dass CF das beste Material für Rennen und schnelles Fahren ist.

Vorteile

• Ein sehr hohes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht kann zu steifen, aber sehr leichten Rahmen führen.
• CF hat eine Richtungsfestigkeit, was bedeutet, dass abhängig von der Ausrichtung der Fasern Rahmen hergestellt werden können, die steif sind, wenn Kraft übertragen wird, aber beim Absorbieren von Straßenvibrationen kompatibel sind.
• CF ist in der Lage, eine Vielzahl von Formen zu formen, sodass Aeroprofilrohre einfacher als mit Metallen hergestellt werden können.
• CF verschleißt nicht so wie Metalle, was bedeutet, dass es theoretisch eine unbestimmte Lebensdauer haben kann, da es sich unter normalen Kräften nicht abnutzt. CF ist auch ohne Beschichtung / Lack nicht korrosionsanfällig.
• Obwohl der Auflegeprozess viel Zeit in Anspruch nimmt, erfordert er kein hohes Maß an Geschicklichkeit. Dies bedeutet, dass weniger qualifizierte Arbeitskräfte CF-Rahmen herstellen können.
• Vielleicht mögen einige Leute das Aussehen und den Status eines CF-Bikes. Ich erinnere mich, als ich zum ersten Mal ein CF-Fahrrad bekam, wie meine Freunde, die keine Radfahrer sind, es für ein Raumschiff hielten und es anheben wollten, um sein Gewicht zu spüren.

Nachteile

• CF-Rahmen sind teuer, da die Verlegung aller einzelnen CF-Streifen sehr lange dauert.
• CF-Rahmen (oder Teile davon) erfordern eine sorgfältige und qualifizierte Montage. Es muss ein Spezialschmiermittel verwendet werden, um ein Zusammenkleben der Teile zu verhindern, und CF toleriert kein Überdrehen sowie Metall.
• CF-Rahmen können leicht beschädigt werden. Da CF richtungsfest ist, ist es weniger widerstandsfähig gegenüber Kräften, denen es nicht ausgesetzt ist, dh Stürzen. Wenn Kräfte so aufgebracht werden, dass die CF-Fasern die Beanspruchung selbst nicht aufnehmen, dann ist es die Polymermatrix, die die gesamte Kraft aufnimmt und so leichter bricht.
• Gleichzeitig ist der Schaden oft nicht erkennbar. Wenn ein Metallrahmen eine sichtbare Beule oder Biegung aufweist, kann ein CF-Rahmen unbeschädigt aussehen, sich aber tatsächlich im Inneren ablösen, was später zu einem plötzlichen unerwarteten Ausfall führt.
• CF ist nicht leicht zu reparieren; in der Tat würden viele Leute sagen, dass es nicht repariert werden kann. Wenn ein teurer CF-Rahmen defekt ist, werden Sie wahrscheinlich nicht mehr darauf fahren wollen, falls die Gefahr eines plötzlichen Ausfalls des Reparaturauftrags besteht.
• CF-Bikes verlieren schnell an Wert. Wenn Sie ein CF-Fahrrad kaufen, liegt es wahrscheinlich daran, dass Sie darauf Rennen fahren oder zumindest schnell fahren möchten. Daher kaufen Sie etwas, das für Ihren Preis auf dem neuesten Stand der Technik ist. Da sich die CF-Fahrradtechnologie in den letzten zwei Jahrzehnten sehr schnell verbessert hat und jetzt noch verbessert wird, bedeutet dies, dass Ihr Kauf durch neuere Fahrräder schnell veraltet ist.
• Viele Leute, die CF-Bikes kaufen, werden ein Bike haben, das ihre Fähigkeiten bei weitem übertrifft. Ein Fahrschüler fährt in einem Porsche 911 nicht viel schneller als in einem Nissan Micra. Die Leute fallen auf den Marketinganspruch von CF-Bikes als einzige Option für den Kauf eines guten Bikes herein, oder dass dies der beste Weg ist, schneller zu werden, anstatt mehr zu trainieren und ein paar Kilogramm zu verlieren.

Fahrrad nur für Holz

Dies ist eher ein Beispiel für das, was technisch möglich ist, als ein besonders praktisches Material.

Vorteile

• Seltenheits- / Schockwert

Nachteile

• schwierig, Lager aus Holz zu machen
• Aufgrund der Materialbeschränkungen sind viele Kompromisse bei der Leistung erforderlich

Fahrrad aus reinem Holz von Slawomir Weremkowicz (via BuzzHunt)

Reines Gold

hinweis: dieses bild ist kein rein goldenes fahrrad - es ist nur plattiert.

Diese Antwort wurde im wirklichen Leben nicht gegeben, aber es gab viele Diskussionen unter Könnten Sie einen Fahrradrahmen aus 24 Karat Gold herstellen?

Vorteil

• Bling-Faktor - es sieht "WOW" aus Eine boorische Darstellung von Reichtum, die darauf abzielt, andere Beute zu beeindrucken.

Nachteile

• Materialfestigkeit und Aushärtung - Gold härtet beim Erhitzen und Abschrecken nicht wie Stahl

• Deformationsabbrecher hätten eine sehr begrenzte Lebensdauer, da sie unter Druck quetschen würden. Deine Aussetzer müssten aus etwas Besserem als Gold bestehen.

Aus den beiden oben genannten Gründen konnten Räder und Speichen, Achsen, Kurbelkettenkassetten, Lager, Bremsteile, Bowdenzüge, Felgen, Nippel und Muttern nicht aus Gold gefertigt werden.

• Abrieb - Reines Gold ist nicht sehr verschleißfest. Deshalb wird alltäglicher Schmuck oft aus 9 oder 18 Karat Gold gefertigt, nicht aus 24 Karat purem Gold. Ihr goldenes Fahrrad würde anfangen, auf allem abzureiben, das es berührt. Und jeder Unfall könnte einen goldenen Staubschauer auf dem Asphalt hinterlassen. Mehr dazu weiter unten.

• Gewicht - Gold ist 19,32 Gramm pro Kubikzentimeter. Stahl schwankt zwischen 7,75 und 8,05 g / cm³ und Aluminium zwischen 2,7 g / cm³. Kohlefaser ist schwerer festzunageln, die Faser selbst jedoch zwischen 1,6 und 2,2 g / cm³. Ein Fahrrad aus dem gleichen Volumen von reines Blei wäre leichter als ein Goldblei, weil Blei nur 13,55 g / cm 3 beträgt

• Kosten Ab dem 15.11.2016 beträgt der Goldpreis 39.600 USD / kg. Ein superleichter Carbon-Fahrradrahmen mit 780 g würde Sie allein für das Material über 30.000 USD kosten, vorausgesetzt, die Materialstärken könnten damit fertig werden. Ein wahrscheinlicherer 5-Kilo-Rahmen kostet 200.000 USD. Selbst wenn Sie Ihr Fahrrad zertrümmern und 5 g Gold abreiben, bleibt das Metall am Straßenrand im Wert von 200 USD.

In Wirklichkeit handelt es sich eher um ein goldbeschichtetes Stahlrad oder einen eloxierten Aluminiumrahmen unter einer sehr dünnen Schicht aus 9-Karat-Gold.

Bambus & Bambus Carbon-Faserverbund

Bambusfahrräder sind viel länger als die meisten Leute vermuten. Erste Patente für Bambusfahrräder wurden in England und den USA 1894 bzw. 1896 erteilt.

Mit dem Aufkommen von Green Thinking kommen Bambusräder langsam wieder in Mode.

Rahmen aus Bambus-Kohlefaser-Verbundwerkstoff. Mit freundlicher Genehmigung von Biotic Bikes :

Rahmen aus Bambusrohr mit Metall / Verbundverbindungen lassen sich einfacher als viele andere Rahmenmaterialien nach Hause bauen

Vorteile

• Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, höhere Zugfestigkeit als Stahl!
• Natürliche Vibrationskontrolle sorgt für mehr Fahrkomfort
• Nachhaltig
• Leichter Bambus hat eine Dichte von 0,35 g / qcm
• In vielen sich entwickelnden Teilen der Welt stimulieren Bambusfahrräder die lokale Industrie

Nachteile

• Wenn keine ordnungsgemäßen QC-Verfahren vorhanden sind, können die Rohstoffe natürlich beeinträchtigt werden
• Da Bambus ein natürliches Material ist, kann kein einheitliches Aussehen garantiert werden (dies kann von einigen als Vorteil angesehen werden).

Beryllium (Legierung)

Lächerlich seltenes und beeindruckend leistungsstarkes Metall. Es hat eine Dichte von 1,85 g / ml (vergleichbar mit Kohlefaser), eine Zugfestigkeit von 270 MPa und einen Elastizitätsmodul (Steifheit) von 300 GPa (besser als Stahl). Beryllium und seine Legierungen werden häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in Verteidigungsanwendungen eingesetzt.

Leider gibt es einige Nachteile. Erstens versagt es bei geringer Dehnung, weil seine Steifheit im Verhältnis zu seiner Festigkeit unverhältnismäßig ist. Das heißt, es ist spröde. Dies macht es auch schwierig zu arbeiten, und es sind sehr arbeitsintensive Herstellungsprozesse erforderlich, um es richtig zu formen. Aufgrund seiner extremen Seltenheit kostet das Zeug nur für Schüttgut ca. 8.000 USD / kg. Außerdem ist das Metall sehr giftig und Staub oder Dämpfe können Sie töten.

Ich kenne nur ein Beispiel für ein Fahrrad mit Beryllium-Rahmen. Bush Wellman (ein Unternehmen von Be) fertigte 1990 einen Rahmen für ein M-16-Mountainbike von American Bicycle Manufacturing für 25.000 US-Dollar (1990 US-Dollar). Ich glaube der Rahmen wiegt ca. 900g.

Stahlkabel aka Tensegrity oder Tensional Integrität

Dies ist kein einzigartiger Rahmenbaustoff, da Drähte oder Kabel nur unter Spannung arbeiten. Für dieses Fahrrad sind also mindestens zwei Träger aus einem anderen nicht komprimierbaren Material in Form eines Hauptträgers und einer Sattelstütze erforderlich.

Vorhin:

Modernere Konstruktion mit nur einem Draht:

Vorteile

• Weniger Frontfläche, geringerer Windwiderstand und damit mehr Aero.

• Theoretisch leichter als Röhren.

Nachteile

• Eigentlich nicht leichter als Röhren, weil der Hauptträger kräftiger sein muss und Stahlkabel überhaupt nicht leicht sind.

• Käseschneider - Im Falle eines Unfalls würde der Oberdraht / das Oberrohr aufgrund seiner geringeren Größe erheblich mehr Schaden anrichten. Wie diese Verspottungsdrähte, die zum Schneiden von Fantasiekäse verwendet wurden. kriechen

• Flex - Diese Fahrräder waren in horizontaler Richtung übermäßig nachgiebig.

Zukunft

Einige Entwicklungen wurden mit Kevlar-Kabeln und Kohlefaser-Hauptträgern durchgeführt.

Flachsfaser / Faser

Schwinn Vestige wurde (ist?) Aus Flachsfasern (90 Prozent Flachs, 10 Prozent Kohlenstoff) hergestellt.

http://bicycletimesmag.com/review-schwinn-vestige-made-from-flax-fiber/

Vorteile

• Grün - es sieht umweltbewusst aus.

Nachteile

• Greenwashing - es ist nicht so umweltbewusst wie es aussieht.

Kunststoff

Dichte

~ 0,91 g / cm³ für Polypropylen (Dreieck Nr. 5)
~ 0,92 g / cm³ für Polyethylen niedriger Dichte (Dreieck Nr. 4)
~ 0,95 g / cm³ für Polyethylen hoher Dichte (Dreieck Nr. 2)
1,03-1,06 g / cm³ für Polystychren (Dreieck) Nr. 6)
1,35-1,38 g / cm³ für PETE-ähnliche Wasserflaschen (Dreieck Nr. 1)
1,32-1,42 g / cm³ für PVC-Polyvinylchlorid (Dreieck Nr. 3)

Seit den 70er Jahren gab es einige Versuche, Plastikfahrräder zu bauen. Zu den Baumaterialien gehören Lexan und HDPE (High Density Polyethelyne), aber ich kann keine Beweise für den kommerziellen Erfolg von Erwachsenenfahrrädern finden. Plastikkinderfahrräder sind beliebt, aber sie sind normalerweise in Form von Laufrädern ohne Pedale (technisch immer noch ein Fahrrad?).

https://www.designboom.com/cms/images/user_submit/2011/07/frii5.jpg

Vorteile (Für Kinderfahrräder)

• Leicht
• Billig
• Keine scharfen Kanten

Nachteile

• Schwer
• Übermäßig flexibel
• Verschlechtert sich, wenn es UV-Licht ausgesetzt wird
• Peinlich

Scandium

Dichte 2,985 g / cm³

"Scandiumrahmen" beziehen sich tatsächlich auf spezifische Aluminiumlegierungsrahmen mit einer geringen Menge an Scandium (oft weniger als 1%).

Vorteile

• Ähnliche Vorteile wie Aluminium, leicht und steif.
• Stärker und haltbarer als andere Aluminiumlegierungen. Die Russen bauten Raketenteile aus Scandium für Raketen, die durch Polareis abgefeuert werden sollten . Teile der MiG-Linien von Jägern wurden ebenfalls aus Scandiumlegierungen hergestellt.
• Scandium erhöht auch die Haltbarkeit beim Schweißen von Aluminium, was bedeutet, dass Schweißnähte weniger störanfällig sind und die Rohrdicke an den Verbindungsstellen verringert werden kann (leichter).

Nachteile

• Ziemlich teuer und ziemlich Nische. War vielleicht von Anfang an billiger als Kohlenstoff, wurde aber in letzter Zeit aufgegeben, da Kohlenstoff billiger wird und die Herstellungstechniken zunehmen, um Kohlenstoff besser zu machen.

• Teurer als andere Aluminiumlegierungen. Weniger abstimmbar als Carbon. Weniger abstimmbar und weniger haltbar als Titan.

Zusammenfassung

Scandium ist (derzeit) ein sehr nischenhaftes Material, das Vorteile gegenüber allen anderen Materialien bietet, jedoch häufig nur geringfügig. Es ist ein seltsamer Ort als sehr, sehr hochwertiges Aluminium, an dem man leicht auf den Kauf verzichten kann und nur ein bisschen mehr für den Umstieg auf Titan oder einen moderaten Carbonrahmen bezahlt. Kona fühlte sich wie dieser etwa Scandium im Jahr 2008. Acht Jahre später sie Carbon MTB - Rahmen einführen. Für mich heißt das, dass Kohlenstoff endlich zu einem Ort wird, an dem Scandium aufgrund seines Preises nur sehr begrenzt verwendet werden kann.

Scandium (technisch eine Scandium-Aluminium-Legierung) war kurzzeitig beliebt - Salsa, Voodoo und Kona stellten alle an einer Stelle Scandium-Rahmen her. Kona stellt fest:

Scandium ist das achthäufigste seltene Element auf der Erde. Als silberweißes Metall, das aus der Erdkruste gewonnen wird, ist Scandium ein wirksamer Kornverfeinerer, der bei Zugabe zu Aluminiumlegierungen die Festigkeit und Haltbarkeit des Materials um 50% erhöht. Dies geschieht, indem die Körner der Legierung „begradigt“ werden, wodurch das Metall weniger anfällig für Ausfälle wird. Die Leitflossen aus Scandium-Legierungen für Raketen, die erstmals von den schlauen Russen während des Kalten Krieges eingesetzt wurden, konnten unglaublichen Kräften standhalten und erlitten auch dann keinen Schaden, wenn sie durch die polare Eiskappe geschossen wurden. Scandiumlegierungen wurden zu einer äußerst vorteilhaften Ergänzung für sowjetisch gebaute Flugzeuge, die ihnen unglaubliche Vorteile in Bezug auf Gewicht, Manövrierfähigkeit und Reichweite verschafften.

Es ist diese Stärke und Langlebigkeit, die Scandium-Legierungen zu einem so attraktiven Material für die Herstellung von Fahrrädern machen. Die Festigkeit ist so viel höher (Scandium-Legierung ist doppelt so stark wie Aluminium 6061 oder 7005), dass wir viel weniger Material verwenden können, um stahlähnliche Fahreigenschaften zu erzielen. Und wir mögen das sexy, nachgiebige Gefühl von Stahl. Mit Scandium können wir das Gewicht unserer Aluminiumrahmen um 10 bis 15% senken.

Quelle: http://konabikeworld.com/08_tech_scandium.htm

http://salsacycles.com/bikes/archive/campeon

3D gedruckt

Antwort muss ausgefüllt werden

Geschnitztes Holz

Zwar sind Rahmen aus geschnitzten Holzrohren (oder sogar Monokokken) teurer als Sperrholz, Bambus oder Maßholz.

Vorteile

• Die Richtungsfestigkeit (ähnlich wie bei CF) ermöglicht steife und dennoch vibrationsdämpfende Rahmen
• gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
• möglicherweise umweltfreundlich
• beständig gegen Beulen durch dickere Wände
• sieht gut aus und fühlt sich gut an (subjektiv)

Nachteile

• braucht dickere Rohre
• sehr schwer gut zu bedienen
• Kann durch Feuchtigkeit leicht beschädigt werden, wenn es nicht speziell behandelt wird
• sehr teuer aufgrund von Arbeit (und manchmal exotischen Hölzern)

Gaspipe Steel

Eine spöttische Bezeichnung für die "hochfesten" oder weichen Stahlrohre, die zum Bau billiger Fahrräder verwendet werden. Da Low-End-Fahrräder aus minderwertigem Stahl bestehen, kompensieren die Bauherren mit schweren, dicken Rohren.

Diese Rohre sind oft einfach oder glatt und haben entlang des gesamten Rohrs eine konstante Wandstärke, wohingegen hochwertige Rahmen aus gestoßenen Rohren hergestellt werden, die je nach Belastung und Abstand zu einer Schweißnaht zwei oder drei verschiedene Dicken aufweisen können .

Unterschied zu anderen Stählen

Jeder Stahl hat den gleichen "Youngs-Modul" (Maß für die Steifigkeit). Was sich zwischen Gasrohr und höheren Rohren ändert, ist die Festigkeit. Daher wird Gasrohrstahl, der auf eine Dicke von 0,4 mm (das dünnste Stück Reynolds-Rohr) gezogen wird, unter weitaus geringerem Druck gebogen.

Vorteile

• Kosten. Dieser Glattrohr ist günstiger.
• Effizienz. Stumpfrohre müssen in den erforderlichen Längen hergestellt werden. Normales Rohr kann in längeren Längen bestellt und dann zugeschnitten werden, um die Anforderungen zu erfüllen, die die Verschwendung verringern.
• Reparierbar. Stahl kann viel einfacher als die meisten anderen Rahmenmaterialien befestigt werden.

Nachteile

• Gewicht. Ungefähre Gewichte für einen blanken Stahlrahmen und seine Gabel.

Schlauchgewicht
Reynolds 531 Superlight / 531pro / 753 5,5 bis 5,75 lbs oder 2,5 bis 2,6 kg
Reynolds 531DB / 531C 6 lbs oder 2,7 kg
Reynolds 531ST (Standardschlauch) 7 lbs oder 3,2 kg
Gute Qualität für Schläuche mit einfacher Stärke 7 lbs bis 9 lbs oder 3,2 bis 4,1 lbs Kilogramm
Preiswerte Schläuche mit einfacher Stärke von 9 bis 13 Pfund oder 4,1 bis 6 Kilogramm

Hinweis: "531" bezeichnet verschiedene Schlauchtypen . Weitere Informationen finden Sie im Reynolds-Eintrag in dieser CW.

Das sind Gerüstrohr, Zoll und achter Gasbehälter, Zoll und achter 531-Schlauch (⌀ ⌀ 29 mm), Zoll-Gasbehälter und Zoll 531-Schlauch. Wobei "Gasfass" das Material bedeutet, das tatsächlich als Gasleitungen verwendet wurde.

Hier ist ein Gaspipe-Bike - ein "Olmo". Man kann nicht sagen, dass es schwer ist.

Hinweis: Technisch gesehen besteht das Rohr aus flachem Metall, das gewalzt und mit einer Schweißnaht verbunden wurde. Der Schlauch ist als geschlossene Form ausgebildet und hat keine Naht.

Siehe auch Reynolds- und Ishtawa-Stahleinträge an anderer Stelle in diesem CW.

Aluminiumlegierung

Geschichte

Die ersten Aluminiumfahrräder wurden um die Jahrhundertwende hergestellt. Das heißt: das 19. Jahrhundert. Die früheste Dokumentation der Verwendung von Aluminium als Fahrradrahmenmaterial sind drei Beispiele, die 1893 von Clement Cycles für eine Pariser Fachmesse angefertigt wurden. Dieses Fahrrad bestand nicht aus Rohren, sondern aus einem massiven Aluminiumgussstück!

Das war natürlich sehr beeindruckend für seine Zeit, als Aluminium erst 1856 industriell hergestellt wurde. Wie Sie sich vorstellen können, waren diese soliden Rahmen jedoch sehr schwer und nicht sehr gut.

Aluminium als Rahmenmaterial bleibt für die nächsten 80 Jahre eine Kuriosität, während Stahlrahmen den Leistungs- und Nutzmarkt dominieren. Dies ändert sich erst, wenn das WIG-Schweißen entwickelt wird und in den 70er Jahren üblich wird. Dieser Fortschritt ermöglicht die Konstruktion aus extrudierten Hohlrohren und die Möglichkeit einer viel besseren Leistung.

1974 beschließt der MIT-Maschinenbaustudent Marc Rosenbaum, ein Aluminiumfahrrad für seine Abschlussarbeit zu bauen. Er nutzte die geringe Dichte von Aluminium und baute sein Fahrrad mit Rohren mit großem Durchmesser und sehr dünnen Wänden. Das Ergebnis seiner Bemühungen war ein Rennrad, das mit 12,3 lb leichter war als jedes andere auf der Welt!

Hier ist ein großartiger Artikel darüber. https://www.sheldonbrown.com/AluminumBikeProject.html

Die Branche folgte bald darauf. Gary Klein patentierte 1977 den Fahrradrahmen aus Aluminium mit breitem Rohr und gründete die Klein Bicycle Company. Cannondale stellte 1983 das erste Modell des CAAD vor, und kurz darauf stieg Al ins Hauptfeld ein. Miguel Indurain gewann 1995 den ersten TdF auf einem Aluminium Pinarello Keral Lite und sie waren das Material der Wahl, bis sie 1999 durch Carbon ersetzt wurden.

Heute stellen Aluminium-Fahrradrahmen den größten Teil der Neuproduktion dar, da Stahl die kostengünstigste Option ist. Sie können Fahrräder mit Aluminiumrahmen in jedem Kaufhaus kaufen. Auch im Pro-Peloton lebt Aluminium auf höchstem Niveau weiter. Jonny Browns Specialized Allez gewann die US-Straßenmeisterschaft 2018.

Materialeigenschaften

Die meisten Baumetalle haben ein ähnliches Verhältnis von maximaler Festigkeit zu Gewicht. Dies ist auf die Physik metallischer Bindungen zurückzuführen. Aluminiumlegierungen folgen der gleichen Kurve wie Stähle und Titanlegierungen, weisen jedoch eine geringere Dichte und Festigkeit pro Volumeneinheit auf. Dies hat einige Auswirkungen:

Aluminium ist nicht sehr gut für Anwendungen mit hoher Festigkeit, bei denen die Größe begrenzt ist. Aluminium ist niemals besonders gut für Schrauben, Bolzen oder Nieten geeignet, da es einen Bruchteil der Festigkeit von Stahl aufweist.

Bei Fahrradschläuchen ist der Fall jedoch umgekehrt. Rohre mit großem Durchmesser und dünnen Wänden sind bei gleicher Steifigkeit leichter. Dies liegt daran, dass die Steifheit (Trägheitsmoment) eines Rohrs unter Torsion mit dem Radiuswürfel skaliert und das gleiche Gesamtmaterial beibehalten wird. Ausreichend dünne Rohre sind jedoch anfällig für lokales Knicken der Schale. Dieser Effekt begrenzt die Dünnheit, mit der Stahlrohre hergestellt werden können. Da Aluminium viel weniger dicht ist, kann aus der gleichen Masse ein Rohr hergestellt werden, das sowohl einen größeren Durchmesser als auch eine größere Wandstärke aufweist und daher steifer ist. Alternativ kann ein ebenso steifer Rahmen leichter als Stahl sein. Die meisten Aluminiumrahmen haben heutzutage viel breitere Rohre als Stahlräder, aber diese Rohre sind tatsächlich weniger breit als das theoretische Optimum. Einige Kompromisse werden eingegangen, um den Belastungen standzuhalten und die Aerodynamik zu verbessern.

Aluminium ist an der Luft selbstpassivierend, dh das oxidierte Metall schützt das darunterliegende Metall vor Korrosion. Dies bedeutet, dass Aluminium in Süßwasser oder Luft nicht rostet. Aluminium ist jedoch anfällig für Lochfraß durch Lösungen, die den Passivierungsfilm angreifen, einschließlich Salzwasser. Dies ist ein Problem für die Meeresumwelt und in Wintern, in denen die Straßen gesalzen sind, und Sie sollten freiliegendes Aluminium abdecken.

Aluminiumlegierungen schmelzen bei etwa 600 ° C und sind relativ leicht zu gießen. Hochfeste Anwendungen bevorzugen jedoch geschmiedetes Aluminium, da dies die Körner in eine günstige Richtung ausrichten kann. Aluminium ist auch viel leichter zu bearbeiten als Stahl oder Titan und härtet bei Hitze nicht wesentlich aus. Viele hochwertige moderne Aluminiumrahmen werden durch Hydroformen hergestellt, bei dem unter hohem Druck stehendes Wasser die Aluminiumrohre in eine Matrize drückt. Dieses Verfahren ermöglicht eine erhebliche Gestaltungsfreiheit, und Aluminiumrohre können formfreier als Stahl hergestellt werden, wenn auch in geringerem Maße als Kohlenstoff.

Von Aluminiumlegierungen wird oft gesagt, dass sie keine Ermüdungsgrenze haben. Dies bedeutet, dass bei ausreichend hohen Zykluszahlen jede Last letztendlich zum Ausfall führt. Daher kann festgestellt werden, dass Aluminiumrahmen eine begrenzte Nutzungsdauer haben. Dies steht im Gegensatz zu Werkstoffen wie Stahl, die bei Belastungen unterhalb der Ermüdungsgrenze eine (praktisch) unbegrenzte Zyklusgrenze aufweisen. Dies ist nicht ganz richtig, und Aluminiumlegierungen haben Ermüdungsfestigkeiten in den höchsten Bereichen der Zyklenzahl angegeben. Die Ermüdungsfestigkeit von Aluminium ist jedoch weniger gut definiert als die von Stahl, da sich sein Ermüdungsdiagramm an keiner Stelle scharf ändert. Nach meiner Erfahrung halten gut gestaltete Aluminiumrahmen länger, als die meisten Leute sie am Laufen halten. Mein täglicher Fahrer ist zwanzig Jahre alt. Die meisten Leute (obwohl vielleicht nicht der Leser) besitzen kein Fahrrad so lange.

6061T6 ist die am häufigsten im Radsport verwendete Aluminiumlegierung. Es ist weit verbreitet, mäßig stark und lässt sich leicht mit WIG schweißen. 7075 ist ungefähr doppelt so stark, kann aber nicht geschweißt werden und ist anfällig für Mikrorisse. Viele Fahrradhersteller haben ihre eigenen Handelsnamen für die von ihnen verwendeten Legierungen, und diese können dieselben wie oben sein oder auch nicht. Es gibt viele exotische Legierungen mit Elementen wie Magnesium und Scandium.

Al 6061T6

• Dichte: 2700 kg / m 3
• Streckgrenze: 276 MPa
• Höchstfestigkeit: 310 MPa
• Youngscher Modul: 69 GPa
• Dehnung bei Ertrag: 0,4%
• Bruchdehnung: 12%
• Ermüdungsgrenze: 97 MPa
• Brinellhärte: 95

Al 7075T6

• Dichte: 2810 kg / m 3
• Streckgrenze: 503 MPa
• Endfestigkeit: 572 MPa
• Youngscher Modul: 72 GPa
• Dehnung bei Ertrag: 0,7%
• Bruchdehnung: 11%
• Ermüdungsgrenze: 159 MPa
• Brinellhärte: 150

Nur zum Vergleich:

4130 Chromoly

• Dichte: 7850 kg / m 3
• Streckgrenze: 435 MPa
• Höchstfestigkeit: 670 MPa
• Youngscher Modul: 205 GPa
• Bruchdehnung: 0,2%
• Bruchdehnung: 25,5%
• Ermüdungsgrenze: 320 MPa
• Brinellhärte: 195

Ti6Al4V

• Dichte: 4430 kg / m 3
• Streckgrenze: 880 MPa
• Höchstfestigkeit: 950 MPa
• Youngscher Modul: 114 GPa
• Dehnung bei Ertrag: 0,8%
• Bruchdehnung: 14%
• Ermüdungsgrenze: 510 MPa
• Brinellhärte: 334

Toray T700S Kohlefaser (UD)

• Dichte: 1800 kg / m 3
• Höchstfestigkeit: 2550 MPa
• Youngscher Modul: 230 GPa
• Bruchdehnung: 1,7%

Reynolds Steel

Diese Antwort muss an dieser Stelle vervollständigt werden

Reynolds-Stumpfschlauch wurde erstmals 1897 patentiert.

Es gibt viele verschiedene Reynolds-Stahlsorten. Am bekanntesten ist der 531 (ausgesprochen "fünf, drei, eins"), der erstmals 1935 hergestellt wurde, jedoch nicht mehr außerhalb des alten Lagerbestands oder auf Sonderbestellung erhältlich ist. Dieser Stahl wurde auch für Jaguar XKE-Fahrgestelle verwendet und war an 27 Tour de France-Siegen beteiligt. Die Ersatzteile sind 520 und 525, die 531 ähnlich sind, aber auch geschweißt werden können.

Listen Sie einige andere Codes sowie deren Bedeutung und Verwendung auf 753 (erforderliche Zertifizierung durch Reynolds), 953, 725, 631, 853, 525.

Erklären Sie die Zahlen. 531 hat seinen Namen von der Komposition. Fünf Teile Mangan, drei Teile Kohlenstoff und ein Teil Molybdän.

Vorteile

• Edles Stahlrohr
• Wird als "verzeihendes" Material für den Bau und den täglichen Gebrauch angesehen

Nachteile

• Viele verschiedene Qualitäten erhältlich
• Die Anforderungen an die Wärmebehandlung variieren in verschiedenen Qualitäten
• Einige Qualitäten erlauben kein Kaltaushärten von Rahmen
• Stahl kann unter Korrosionsproblemen leiden

Verweise

http://bikeretrogrouch.blogspot.co.nz/2013/12/reynolds-tubing.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_Cycle_Technology#Tubing_types Große Liste der Schlauchcodes hier.