Král rámů - karbon je super, ale…

Cyklističtí nadšenci upírají zrak zejména ke karbonu. Moderní hliník a technologie jeho zpracování však mají pořád co nabídnout. Jaký hliník se vůbec používá?

Dnešní cyklistika je soubojem hliníku s karbonem, ke kterému má téměř každý co říci. Je to férový souboj? Jako první výhoda karbonu vás jistě napadne hmotnost. Ta bývá opravdu hlavním důvodem a argumentem, proč cyklisté sahají po „černém zlatě“. Žilo by se nám ale o mnoho snáze, kdyby nás, amatéry a „hobíky“, při koupi nového kola „trápila“ pouze hmotnost. Nákup kola je u většiny z nás i o penězích. To je naopak zase parketa slitin hliníku.

Srovnávat nesrovnatelné?

U mechanických vlastností rámu hraje určitě vyšší ligu karbon, ale je třeba si uvědomit, že ty super, ultra mechanické vlastnosti přicházejí na řadu tehdy, dostáváme-li naše kolo na limit. A teď ruku na srdce, kolik z nás dostane kolo na jeho limit? Řekl bych, že nejprve dosáhneme svého lidského limitu nebo limitu komponentů a ne materiálu rámu. Běžný cyklista zřejmě rozdíl nepostřehne, pokud ano, je to spíše už jakýmsi podvědomím a „wau efektem“ karbonu. Tím netvrdím, že karbon není dobrý.

A co ekologie? Výroba hliníku je energeticky náročná, nemluvě o těžbě rudy, ale totéž platí i o výrobě karbonu, kde z 90 % jde o energeticky náročný polymerační proces zpracování chemikálií z ropy a zbývajících 10 % tvoří syntetické hedvábí a další příměsi. Jednoduše - ropa.


Recyklace? Tady jednoznačně vyhrává hliník. Opravitelnost? Vyhrává karbon… do jisté míry, hlavně finanční. Zřejmě bychom mohli pokračovat, ale tady bych tento souboj stopnul. O karbonu jsme už psali trilogii. Nadešel čas hliníku. Jako pomůcku použiji i produkty z našeho MTBIKER shopu.

Jezdíme na plechovice od piva či raketoplánu?

Slitiny hliníku jsou člověkem vytvořené materiály složené z různých prvků periodické tabulky – hlavně tedy hliníku (Al). Čistý hliník je však sám o sobě měkký a slabý materiál, který není příliš vhodný k průmyslovým aplikacím. K dosažení vysoce technických požadavků, jako je odolnost proti korozi, pevnost v určitých ohledech, hmotnost a tvárnost, se do něj přidává hlavně hořčík, křemík a železo, aby se zlepšily jeho vlastnosti. Tuto kombinaci prvků nazýváme slitina.

Existují stovky druhů hliníkových slitin, z nichž každá má jiné vlastnosti, dle požadavků závěrečné aplikace. Například námořní hliník má vysokou odolnost vůči korozi a soli. Je vyráběn s vysokým podílem obsahu hořčíku. Nižší koncentrace by ve stejném prostředí způsobila mnohem rychlejší degradaci materiálu. Jiné vlastnosti jsou zase požadovány pro automobilový průmysl, jiné pro letecký nebo vesmírný. V cyklistickém průmyslu se setkáváme zejména se dvěma třídami slitin, a to AL 6061 a AL 7075. Tak si na ně pojďme posvítit.

6061-T6 a 7075-T6

Nebojte, to nejsou kódy k jaderným zbraním. Jsou to označení slitin a pokusím se je srozumitelně vysvětlit. Známe různé série slitin. Ty jsou označeny čtyřmístným číslem, na základě integrovaného systému Aluminum Association (dále AA). Jednotlivé třídy začínají od 1XXX až po 7XXX. Logicky, v našem případě je 6061 v řadě 6XXX slitin hliníku a 7075 v řadě 7XXX.

Nahlédneme-li do technických listin jednotlivých sérií, zjistíme, že to číselné označení znamená podíl ostatních prvků v hliníkové slitině. U 6061 jde o formovatelné slitiny hliníku s vyšším podílem křemíku a hořčíku, 7075 má zase vyšší podíl zinku a hořčík následuje až po něm.

A co ta T6-ka? To je stupeň tvrdosti dosažený temperováním. T6 se obvykle dosahuje homogenizací lité hliníkové směsi při 450 °C a následným ochlazováním na 120 °C po dobu 24 hodin. V praxi to znamená, že na převodníku kola, vyrobeného z tvrdší slitiny 7075-T6, ztrácíme méně energie, když řetěz zapadá do zubů.


Kromě tvrdosti u slitin měříme ještě důležité parametry, a to mez kluzu a pevnost v tahu. Pevnost v tahu je maximální zatížení v tahu, které může materiál vydržet před zlomením. Dobrým příkladem je roztržený řetěz, kde jeden z článků, oslabený používáním, selže. Meze kluzu materiálu je to, kolik napětí materiál vydrží, dokud se jeho deformace již nemůže vrátit zpět do původní polohy. Jakákoli deformace, která vznikne v důsledku síly vyšší než je mez kluzu, je trvalá. Z praxe, pokud ohnete kliky nebo převodník, překročili jste mez kluzu.

Srovnávat srovnatelné!

Jako u všeho, i zde je jeden ze zásadních rozdílů v ceně. Rámy z této slitiny najdeme od dětských, cenově dostupných až po ty high-end, které dokáží konkurovat i základním karbonovým rámům. Při pokročilejším zpracování, o němž si možná napíšeme příště, se vám rám z této slitiny odmění lepším pohlcováním vibrací a celkovou poddajností.

Kromě rámů jej najdeme také v cenově dostupnějších komponentech nebo v komponentech, které nebudou až tak vysoce mechanicky zatíženy. Výjimku tvoří asi jen případ, kdy se použije k výrobě ořechu zadního náboje. Tehdy je jeho měkkost doslova žádoucí, aby se do něj kazeta „kousla“, což je zase radostí všech mechaniků.

Hlavní výhody (6061-T6):

• Dobrý poměr nízkých nákladů a širokého využití.
• Dobrá dostupnost téměř v každé části světa.
• Lehce svařitelný, formovatelný a poddajný.
• Relativně nízká hmotnost.
• Lepší tlumící vlastnosti (záleží na finální konstrukci výrobku).

Nevýhody:

• Měkký.
• Kratší životnost.
• Náchylnější k únavě materiálu nebo únavovému selhání u vysoce namáhaných dílů.
• Rychlejší opotřebování komponent.

7075 najdeme zejména u odlehčovaných a vysoce výkonných komponentů. Cena je téměř dvojnásobná oproti 6061-T6, zejména kvůli jejímu nedostatku na trhu. Téměř dvojnásobná je také její pevnost v tahu. To z ní činí jednu z nejvýkonnějších slitin dostupných z hlediska poměru pevnosti k hmotnosti. 7075-T6 je poměrně náročná slitina pro zpracování. Hůře se svařuje, hůře se opracovává a eloxuje. Je to slitina vhodná zejména na odolné „high-end“ pastorky a převodníky, představce a řídítka či kliky.

Hlavní výhody (7075-T6):

• Skvělý poměr pevnosti a hmotnosti.
• Delší životnost komponent.
• Vyšší odolnost vůči namáhání.

Nevýhody:

• Těžko opracovatelný.
• Komplikovaná povrchová úprava.
• Vysoká cena.

Král rámů

Obě zmíněné slitiny mají největší zastoupení v cyklistickém světě. V malém množství se objevují i ​​další série slitin hliníku, například Al 2000. U ní jde například o řidítka, která mají dobrou schopnost pohlcování vibrací, ale zase je velmi obtížná pro svařování. Proto je vhodná zejména na řídítka nebo podobné komponenty, vyrobené tvarováním. Avšak je to stále spíše výjimkou, než pravidlem.

Za sebe můžu napsat, že jsem stále věrný hliníku. Karbon by mně osobně dával význam zejména na kolech nebo pokud bych měl ambice pravidelně trénovat a závodit. Pokud nehledáme téměř profesionální kolo, hliník je stále dostupný cenově i technologicky. Zkrátka, král rámů.

Příště si povíme něco o zmíněných procesech, jako tvarování, eloxování a také o způsobech zpracování tohoto materiálu v cyklistickém průmyslu.