Král rámů – karbon je super, ale… (2. část)

I za tak jednoduchou věcí, jakou je rám kola, je mnoho technologií a procesů, které musí absolvovat ještě předtím, než na něj nasednete a vyrazíte za dobrodružstvím.

Při prohlížení specifikace kol a elektrokol se často setkáváme s různými pojmy ze světa metalurgie, navíc v anglickém jazyce. V tomto článku se podíváme na to, jakým způsobem se zpracovává hliníková slitina, ze které se vyrábějí komponenty nebo samotné rámy. Zaměříme se také na technologie, které se vyskytují při stavbě rámů a kol.

Navážeme tak na předchozí část, kde jsme si řekli, jaké slitiny se v cyklistickém světě používají nejčastěji.


V následujících řádcích projdeme fiktivním procesem výroby rámu ze slitiny. Schválně píši, že fiktivním, protože budu zobecňovat – každý výrobce má totiž své postupy, které se mírně liší. To, co je u jednoho standardu, u druhého platit nemusí a podobně.

Dejme trubce tvar… Nebo tvář?

Tvarování hliníkových trubek pro výrobu rámů kol může probíhat několika způsoby. Nejčastěji používané techniky jsou hydroformování a extrudování. Tyto procesy umožňují tvarování do různých tvarů a profilů, dle požadavků designu a struktury rámu.

Každá z těchto metod má své výhody i nevýhody a může být vybrána v závislosti na konkrétních požadavcích na design, pevnost či určení kola a také na výrobní procesy a technologické vybavení v daném výrobním závodě.

Začněme tedy extrudováním. Je to proces, při kterém se hliníková slitina protlačuje přes matrice (formy) s požadovaným tvarem. Trubka dostává tvar díky výtlaku hliníkové slitiny skrz otvor matrice. Tento proces umožňuje vytváření různých profilů a tvarů, jako jsou oválné, obdélníkové nebo vícekomorové trubky. Pro zjednodušenou představu – je to princip jako při „vytlačování“ šlehačky z tlakové nádoby.


Extrudování je efektivní metoda pro masovou výrobu trubek s konzistentními vlastnostmi. Tato technologie se v cyklistice využívá u rámů, které mají rovné trubky. Takové najdeme zejména u dostupnějších modelů kol.

Hydroformování najdeme naopak u technicky vyspělejších rámů. Na začátku procesu se připraví forma, která definuje požadovaný tvar výsledného dílu. Ta může být vyrobena z oceli, nebo i z jiných materiálů s dostatečnou pevností a odolností vůči tlaku kapaliny, nejčastěji hydraulického oleje.

Potom se připraví hliníková trubka, která se bude tvarovat. Umístí se do formy tak, aby byla ve vhodné poloze pro tvarování. Do trubky se začne vstřikovat hydraulický olej pod velkým tlakem. Tento tlak deformuje její stěny, které se přizpůsobují tvaru formy. Výhodou je rovnoměrné zatížení na celé ploše trubky a tím i stejná tloušťka stěn. Po dokončení procesu se kapalina vypustí a naše trubka je připravena pro další výrobní procesy.


Je důležité poznamenat, že přesná tloušťka hliníkových trubek závisí na různých faktorech, jako jsou specifikace výrobce, požadavky na výkon a strukturu rámu či technologická omezení procesu hydroformingu. Každý výrobce může mít vlastní specifikace a inženýrská rozhodnutí ohledně tloušťky a profilů trubek pro jejich rámy.

Nebojte se zeslabování

V cyklistickém průmyslu je to rozšířený proces, kterým se záměrně redukuje tloušťka materiálu ve vybraných oblastech rámů kol, aby se dosáhlo větší flexibility, lepší absorpce nárazů a celkově komfortnější jízdy. Přímo souvisí, předchází nebo navazuje na výše zmíněné hydroformování.

Představíme-li si některou trubku rámu a víme, na základě výpočtů, že je zatížena pouze v určité části, ne po celé ploše, můžeme ji zeslabovat. To se u kol dělá nejčastěji třemi způsoby.

• jednostranné zeslabení
• dvoustranné zeslabení
• trojité zeslabení

V praxi to pak vypadá tak, že daná trubka je v jisté části tenčí a naopak v jiné části je hrubší. Více materiálu potřebujeme obvykle v místě spojování trubek, tedy v místě největšího zatížení.

Cílem zeslabování je dosáhnout optimálního poměru mezi pevností a hmotností rámu. Rozložení tloušťky materiálu umožňuje lepší absorpci nárazů a vibrací, což ve výsledku zlepšuje výslednou pohodlnost.

Svařuji, svařuješ, svařujeme

Tato technologie je zřejmě známá všem a není třeba ji zvlášť představovat. Kromě toho, i mezi námi, cyklisty, je mnoho svářečů, kteří mají své zkušenosti a mnohaletou praxi - ne, já nemám.


Participoval jsem ale na několika projektech a proces byl ve zkrácené formě následující. Jednotlivé díly rámu se uchytí do speciální svařovací stolice, pomocí přesných připravků. To zajistí, že se díly k sobě přivaří pod požadovaným úhlem a v přesné poloze.

Svařování může být ruční i strojní. Záleží už na konkrétní výrobní společnosti. Svařovací roboty jsou však efektivnější, přesnější na kvalitu a eliminují selhání lidského faktoru. Jejich pořízení, obsluha a údržba jsou však náročné na vstupní náklady a podobně. Toto však platí téměř pro každý typ průmyslové výroby a nebudeme se nad tím pozastavovat.

Pro svařování hliníkových rámů se nejčastěji používá technologie označená jako TIG (Tungsten Inert Gas) nebo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Tato metoda svařování umožňuje přesnou kontrolu nad teplotou a přívodem doplňkového materiálu, což je klíčové pro svařování hliníku. Pro slitinu 6061-T6 se používají orientačně tyto parametry:

• Teplota oblouku: Mezi 2300 °C a 2800 °C.
• Proud: Mezi 60 a 200 ampéry.

Je důležité ještě zmínit, že konce trubek, kde budeme svařovat, mají více materiálu. Jsou tlustší než zbytek rámu. Je to kvůli tomu, aby nedošlo k přepálení materiálu. Právě tyto části jsou pak rozhodující pro koncovou hmotnost rámu.

Například Specialized má svou metodu nazvanou D'Aluisio Smartweld, která výrazně ubírá na výsledné hmotnosti rámu, a tak jsme mohli vidět po dlouhé době hliníkové kolo i v profesionálním pelotonu – šlo o model Specialized Allez a jezdil na něm náš Peter Sagan na Tour Down Under 2019.

Když jste si mě upekli…

Když už máme všechny rámové díly pohromadě a hezky svařené, je čas pustit se do „pečení“. Abychom zůstali v technologické terminologii, jde o temperování. Něco jsme již načrtli v první části, kde jsem zmínil označení T6, u slitiny Al 6061.

Tento proces se po svařování provádí z toho důvodu, že samotným svařováním dochází k velkým teplotním výkyvům a tím k mikrostrukturálním změnám materiálu, což je z hlediska požadovaných výsledných vlastností nežádoucí.


Proces zahrnuje postupný náběh teploty, až na hodnotu 530 – 555 °C. Při této teplotě se rám „peče“ jednu až čtyři hodiny. Rozsahy jsou tak velké proto, že do procesu vstupuje mnoho dalších faktorů – tloušťka materiálu, počet a délka svarů, velikost rámu a podobně.

Dalším krokem je ochlazování. Je stejně řízeno, tak jako při náběhu. Rámy se ochlazují pomocí vody nebo vzduchu až na hodnotu blízkou pokojové teplotě. Následně proces pokračuje tzn. stárnutím (ageing), kdy se znovu materiál zahřeje na teplotu 160 °C - 180 °C a poté se znovu rychle ochlazuje. Tyto údaje platí zejména pro nejrozšířenější cyklistickou slitinu Al 6061-T6.

Je důležité poznamenat, že přesné teploty a časy mohou záviset na konkrétním typu slitiny, tloušťce materiálu, požadovaných vlastnostech a koncovém použití.

Je to velmi podobné procesu, který se používá iu karbonových rámů. Tak se také rámy dodatečně vytvrzují, tedy temperují, aby karbonový kompozit dosáhl maximálních mechanických vlastností.


Tímto bychom měli rám připravený na povrchovou úpravu. Ta se provádí klasicky v lakovně, avšak řídítka, představce, kliky, převodníky a také některé další komponenty podstupují jiný proces.

Alchymie barvení

V cyklistice je právě anodizace často využívána pro povrchovou úpravu hliníkových komponentů včetně rámů, vidlic, řídítek a dalších částí. Je několik důvodů, proč se anodizace používá právě v cyklistice.

• Ochrana proti korozi - ano, i hliník koroduje
• Estetické účely - anodizace dodává dílům celistvý vzhled a různé barevné variace
• Odolnost vůči poškození - povrch je tvrdý, odolný vůči poškrábání, otěru
• Jednoduchá údržba - stačí oplach vodou

A co to vůbec anodizace je? Je to elektrochemický proces, který se používá k vytvoření ochranné oxidové vrstvy. U hliníku se setkáme spíše s pojmem eloxování, což je přesnější pojmenování této anodizace.

• EL - elektrochemická
• OX - oxidace

Připravená komponenta nejprve absolvuje koupel v louhu, aby se povrch sjednotil a zmatnil, následně se osuší. Další koupel je již v elektrolytu, což je roztok, který umožňuje tok elektronů mezi anodou – pozitivním pólem, tedy naším komponentem a katodou – negativním pólem.

Po ponoření se náš komponent stane anodou v elektrolytu. Elektrický proud mezi anodou a katodou spouští anodizaci. Během tohoto procesu se vytváří oxidová vrstva na povrchu kovu. V našem procesu je to oxid hliníku.


Ten má výhodu i v tom, že lze barvit k tomu speciálně určenými barvivy a tak získávají komponenty na atraktivitě. Po dokončení procesu se anodizovaný komponent opláchne a ochladí, přičemž se ochranná oxidová vrstva stává pevnou. To zajistí kvalitní a odolný povrch komponentu.

Heavy metal s hliníkem?

S jedním pojmem se velmi často setkáváme téměř u každého kola, resp. u dvou jeho komponentů. Jedná se o představce a zámky sedlovek, kde se uchycuje sedlo. Ve specifikaci u nich najdeme pojem v anglickém jazyce „forged aluminium“, nebo „cold forged aluminium“.

Jedná se o kování materiálu za studena, nebo i za zvýšené teploty. To umožní slitinu vyformovat do požadovaného tvaru bez vnějšího zásahu - tedy frézování, řezání, vrtání a podobně.


Materiál se však může natahovat, mačkat, ohýbat podle formy, aby dosáhl požadovaného tvaru. Je tedy deformován silou ve speciální kovářské manufaktuře, proto ten „heavy metal“. Formy na kování se vyrábějí zejména z oceli, ale najdeme také speciální polymery na tuto technologii.

Polotovar se umístí do formy a pomocí zmíněných silových procesů dostává požadovaný tvar, který mu zajišťuje forma.

Spousta technologií s jedním cílem

Velcí výrobci rámů si mohou dovolit investovat více do vývoje nových technologií i do jejich vylepšování. Ať už je to za účelem vyšší kvality, nebo efektivnější výroby. Na druhé straně stojí zase malí výrobci, kteří se pyšní ruční výrobou a každý rám tak má jedinečný rukopis.

Nezmínil jsem například frézování pomocí CNC. To je také velmi rozšířený technologický proces výroby komponentů, ne-li ten nejrozšířenější. Stačí si letmo prohlédnout například nabídku platformových pedálů. Nemluvě o kazetách a dalších komponentech.


Věřím, že i mezi námi, tady na MTBIKER, je mnoho zkušených lidí, pracujících s CNC zařízeními. Je to spíše technologie výroby komponentů, ne samotných rámů. Nedá mi však nezmínit CNC prvky, které součástí rámu jsou. Na mysli mám patky, různé úchyty, vahadla a podobně. Samostatnou kategorii však tvoří speciality jako rámy od výrobců Actofive nebo Pole.

Mé články o hliníku nemají za úkol hájit tento materiál. Jejich cílem je seznámit čtenáře s tím, co se skrývá za výrobou rámů. Je to fascinující proces, který končí zaparkováním našeho dvoukolového kamaráda v garáži. Nebo tím to všechno teprve začíná?