Aluminium als framemateriaal

aluminium-santos

Vandaag de dag is aluminium het meest gebruikte framemateriaal. Het is goedkoop en allerhande soorten fietsen in veel uiteenlopende maten worden hiervan vervaardigd. Door verschillende legeringen te gebruiken, kan voor ieder doeleind de ideale aluminium buis gemaakt worden met de beste combinatie tussen gewicht, sterkte, stijfheid en prijs. Een aluminium frame is licht, stijf en kan tegen een stootje, wat het ideaal maakt voor met name mountainbikes en trekkingfietsen.

Lichtgewicht

Aluminium heeft een geringere dichtheid en een lagere treksterkte dan staal. Om een frame goed stijf te maken, worden er oversized buizen gebruikt met een grotere wanddikte dan bij staal, maar door het lagere soortelijke gewicht van aluminium levert dit toch lichtere frames op. De buizen worden zowel in plain als butted uitvoeringen gemaakt. De ene legering leent zich hier beter voor dan de ander en door de buizen met hitte te behandelen worden ze beter vervormbaar en sterker.

Goed vormbaar

Aluminium buizen kunnen waar gewenst richting de uiteinden geovaliseerd worden om een zo breed mogelijke aansluiting op de andere buizen te maken. Zo worden de krachten over een breder oppervlak en in een vooraf bepaalde richting verdeeld. De trend van de laatste jaren is hydroforming. Hiermee is nog veel meer vervorming mogelijk, want de buizen worden onder oliedruk in een bepaalde vorm geperst. Zo kunnen buizen bijzondere vormen krijgen, zoals variërende diameters en wanddiktes en zelfs monocoque-achtige constructies met vloeiende overgangen en extra stijfheid op strategische plaatsen.

aluminium-hydroformed-haibike

De bekendste aluminiumlegering is 7005. Dit is aluminium verrijkt met zink en magnesium. Het heeft een hogere treksterkte dan standaard aluminium en is zeer geschikt om lichtgewicht dunwandige triple butted buizen mee te maken. Na het lassen van het frame hardt het frame vanzelf verder uit tot maximale sterkte.

Aluminium 6061 is een legering met hoofdzakelijk silicium, magnesium en zink. Het is een fractie zachter dan 7005 en daardoor beter vervormbaar. Alu 6061 wordt daarom veel gebruikt voor hydroforming. Het is ook geschikt voor triple butted buizen, maar dan wel met een fractie dikkere wand. Na het lassen van het frame dient het een arbeidsintensieve hittebehandeling te ondergaan om uit te harden.

Soms wordt er bij topklasse aluminium fietsen een legering met scandium gebruikt. Dit geeft het aluminium een nog hogere treksterkte en maakt het mogelijk de triple butted buizen nog dunner uit te voeren met zeer lichte frames als resultaat.

Koga gebruikt sinds 2011 een nieuwe legering met de code 6096. De eigenschappen lijken op die van 6061, maar volgens Koga heeft 6069 een hogere treksterkte en kunnen er lichtere frames mee worden gemaakt.

Corrosiegevoelig

Aluminium corrodeert wel, maar roest niet door. Het laagje aluminiumoxide aan de oppervlakte van de buis vormt namelijk zijn eigen bescherming. Toch worden alle aluminium frames gelakt, omdat het dunne laagje aluminiumoxide kan worden aangetast door strooizout en vuil.

Gevoelig voor materiaalmoeheid

Aluminium is brosser dan staal. Er kunnen dus eerder haarscheurtjes ontstaan bij frequent buigen. Om ongewenste buigingen tegen te gaan worden aluminium frames dus flink oversized uitgevoerd. In de praktijk breken alu frames nauwelijks door metaalmoeheid. Wel is een diepe kras of deuk eerder een begin van een scheur dan bij staal het geval is, maar dat kan variëren per legering.

Minder gevoelig voor puntbelasting

Doordat aluminium buizen relatief dik uitgevoerd worden is het niet erg gevoelig voor puntbelasting. Ook is het mogelijk om dikke, vloeiend overlopende lasnaden te maken, waardoor de krachten mooi over de buiskoppelingen verspreid worden.

<< Terug naar framematerialen-overzicht