Framebuizen.

Framebuizen.

Standaard worden voor de bovenbuis, onderbuis, zitbuis en balhoofdbuis ronde buizen gebruikt. De liggende achtervork loopt dun uit en is ovaal omdat deze buis vooral in verticale richting wordt belast en de belasting nabij het bracket het grootst is. De staande achtervork wordt bij de remnok op buiging belast. Deze buis is dan ook bij de remnokken dik uitgevoerd en loopt naar de zadelstrop en de achterpatten dun uit. Wanneer een terugtraprem of trommelrem gebruikt worden die aan de liggende achtervork is bevestigd, dient de framebuis daar extra sterk te zijn uitgevoerd. De liggende en staande vork zijn vlak achter de band met elkaar verbonden om de stijfheid en sterkte te vergroten. Daarnaast dienen deze dwarsverbindingen om onderdelen zoals rem en spatborden aan het frame te bevestigen.

Framebuizen van gewoon rijwielstaal voor gewone fietsen worden gemaakt van repen plaatstaal. Deze repen worden omgerold tot een buis waarna de naad wordt dichtgelast. Aan de buitenkant wordt voor een perfect glad uiterlijk de lasnaad weg geslepen. Bij buizen die gebogen moeten worden wordt ook de lasnaad aan de binnenkant weg geslepen. Gelaste stalen buis die gebruikt wordt voor frames die met lugs aan elkaar gesoldeerd worden hebben een standaard buisdiameter voor de onder- en zitbuis van 28.6 mm en voor de bovenbuis van 25.4 mm. De wanddikte van deze stalen buis is 1.2 mm.

Buizen van hoogwaardige staallegeringen worden naadloos getrokken. Door het naadloos trekken van de buis kunnen buizen geproduceerd worden met een veel dunnere wanddikte. buizen van hoogwaardige staallegeringen worden meestal geleverd als complete framesets waarbij materiaal, afmetingen en vorm van de buizen perfect is afgestemd op het gebruiksdoel van de fiets, de belasting in het frame en de gebruikte bevestigingsmethode. Buisfabrikanten passen de vorm van de buizen zo aan dat een zo licht mogelijk frame gebouwd kan worden zonder dat dit ten koste gaat van de stijfheid en sterkte van het frame. Bij de buizenset leveren de buizenfabrikanten speciale framestickers waarmee aangegeven wordt welk materiaal en welke buizenset gebruikt is voor het bouwen van het frame. De framestickers werken als een kwaliteitsaanduiding voor de consument.

De klassieke methode om een frame lichter te maken is het gebruik van buizen met variabele wanddikte.
Buizen die over de gehele buislengte dezelfde wanddikte hebben worden aangeduid met plain buizen. Omdat buizen in het midden minder zwaar belast worden dan bij de verbinding van de buis en de sterkte van het materiaal bij de verbinding iets achteruit kan gaan door het lassen of het solderen is het zinvol om de framebuis in het midden bunner te maken dan aan het uiteinde. Buizen die aan de uiteinden dikker zijn dan in het midden worden aangeduid met butted buizen. Single butted als maar een uiteinde van de buis verdikt is of double butted als de buis aan beide uiteinden verdikt is. in de tabel zijn de afmeting gegeven van een hoogwaardige buizenset voor een met lugs gesoldeerd raceframe.

Bij de behandeling van de stijfheid en sterkte hebben we al gezien dat de sterkte en stijfheid sterk toeneemt met het vergroten van de diameter van de buis. Bij hoogwaardige frames die met lugs gesoldeerd zijn blijft de buitendiameter gelijk, maar wordt de wanddikte dunner. De wanddikte kan teruggaan naar 0.6 mm. Dit heeft wel consequenties voor de stijfheid van de gebruikte buizen. De massa is twee keer zo laag, maar de stijfheid ook. Om de stijfheid te behouden en toch de massa van het frame te verlagen, moeten de buisdiameter vergroot worden. Steeds meer hoogwaardige frames worden dan ook van oversized buis gemaakt. Door het gebruik van oversized buis krijgt het frame een zeer grote torsie- en bracketstijfheid. In verticale richting wordt het frame echter ook zeer stijf waardoor er geen enkele vering meer in het frame zit. Dit is geen probleem omdat 90% van de vering uit de wielen wordt gehaald en maar 10% uit het frame.

Bij het gebruik van stalen oversized buizen wordt het frame wel zwaarder doordat de wanddikte van de stalen oversized buis niet veel dunner kan worden dan die van de standaard stalen buis. Bij het gebruik van aluminium speelt dit probleem niet. Vooral bij het gebruik van aluminiumlegeringen wordt het frame oversized uitgevoerd.

Naast het verkleinen van de wanddikte en het vergroten van de buitendiameter kan een frame ook lichter, stijver en/of sterker gemaakt worden door de vorm van de ronde buis aan te passen aan de richtingen van de krachten die op het frame werken. Zo is het zinvol om de onderbuis bij de balhoofdbuis in verticale richting ovaal uit te voeren en bij het bracket in horizontale richting ovaal. Sommige buizen zijn met inwendige ribben versterkt. Het voordeel hiervan is echter zeer gering. Uit constructief oogpunt zou het beter geweest zijn het materiaal gelijkmatig over de doorsnede van de buis te verdelen. Het gebruik van buizen met een vierkante of driehoekige doorsnede biedt misschien vanuit sterkte een klein beetje voordeel, het gebruik hiervan gaat echter wel sterk ten koste van de stijfheid.

De buizen van de liggende en staande achtervork worden bij de zadelpenlug en bracket zwaarder belast dan bij de achterpatten. De buizen van de achtervork hebben dan ook bij de achterpatten vaak een kleinere diameter dan bij het bracket en zadelpenlug. Ook is de liggende achtervork ovaal uitgevoerd omdat de belasting in verticale richting veel groter is dan in de dwarsrichting. Om ruimte te maken voor het kettingblad is de liggende achtervork soms voorzien van een afplatting. Dit gaat wel ten koste van de sterkte.