Framematerialen.

Framematerialen.

Staal is al honderd jaar het meest gebruikte materiaal voor fietsframes. De laatste jaren zijn aluminiumlegeringen als framematerialen sterk in opkomst. Daarnaast hebben ook exclusieve materialen zoals titaniumlegeringen en koolstofcomposieten hun intrede gedaan in de fietswereld.

Bij de beoordeling van een materiaal spelen de volgende materiaaleigenschappen een rol:

• De sterkte en specifieke sterkte van het materiaal.
  De belangrijkste maat voor de sterkte is de rekgrens.
  De rekgrens van een materiaal wordt aangeduid in N/mm². De rekgrens van chroommolybdeenstaal is ongeveer 800 N/mm².
  Dit betekent dat een draad met een doorsnede van 1 mm² blijvend vervormt als deze belast wordt met een kracht van 800 N of meer.
  Van een hoogwaardige aluminiumlegering is de rekgrens ongeveer 250 N/mm². Van belang is meestal niet de sterkte maar de specifieke sterkte.
  Dit is de sterkte gedeeld door de massa. Staal is ongeveer drie keer zo zwaar als aluminium. Draad van chroommolybdeenstaal met een doorsnede van 1 mm² kan dan wel drie keer zo sterk zijn als een draad van een hoogwaardige aluminium legering, de draad is ook drie keer zo zwaar.
  Zou de draad van aluminium een doorsnede hebben van 3 mm², dan zou die ongeveer even zwaar zijn als de stalen draad en even sterk. De specifieke sterkte van de twee legeringen is dan ook ongeveer gelijk. Met beide materialen is met dezelfde massa een ongeveer even sterke constructie te maken. De sterkte van metalen is sterk afhankelijk van de aanwezige legeringselementen, de thermische behandeling en koudvervorming.
• De stijfheid van het materiaal en de specifieke stijfheid.
  Hierdoor geldt net als bij de sterkte dat vooral de specifieke stijfheid van belang is. Staal is drie keer zo stijf als aluminium.
  Doordat staal echter ook drie keer zo zwaar is zullen stalen constructies die dezelfde massa en vorm hebben als aluminium constructies ook even stijf zijn.
  De stijfheid van metalen verandert niet door toevoeging van legeringselementen, thermische behandelingen of koudvervorming. Eenvoudig constructiestaal heeft dezelfde stijfheid als hoogwaardig chroommolybdeenstaal.
• De taaiheid of brosheid van een materiaal.
  Brosse breuk is riskanter bij een fiets dan taaie plastische vervorming. Toepassing van brosse materialen betekend een verhoogd risico op ernstige valpartijen.
  Fabrikanten houden hierbij rekening door bij toepassing van bros materiaal een grotere veiligheidsmarge in te bouwen bij kritieke onderdelen.
• De vermoeiingssterkte.
  Door wisselende belasting kan een materiaal breken, ook al ligt de belasting steeds onder de rekgrens. Wanneer een materiaal een lage vermoeiingssterkte heeft, moet hier rekening mee gehouden worden door een hogere veiligheidsmarge in te bouwen.
• De prijs.
  Een materiaal kan superieure eigenschappen hebben. Maar als het veel te duur is, zal het toch niet toegepast worden omdat de consument niet bereid is zoveel extra geld te betalen voor die betere eigenschappen.
  Een materiaal is automatisch duurder als het weinig wordt toegepast. Wanneer een frame met exclusieve materialen wordt toegepast moet duidelijk de afweging gemaakt worden of de extra kwaliteit het geld wel waard is.
• De bewerkingsmogelijkheden.
  Materialen kunnen op verschillende wijzen bewerkt worden. De bewerkingsmogelijkheden zijn sterk bepalend voor de vormgeving van het eindproduct.
  Daardoor ziet een stalen frame er anders uit dan een frame uit koolstofcomposieten. De manier waarop een materiaal bewerkt kan worden is sterk bepalend voor de toepassingsmogelijkheden.
  De bewerkingsmethode voor exclusieve materialen zijn minder ontwikkeld dan voor algemeen toegepaste materialen. De productie van frames uit exclusieve materialen is hierdoor ook al duurder.
• De corrosiebestendigheid.
  Fietsen worden in de regen gebruikt en vaak ook buiten neer gezet. Het materiaal moet dan ook goed bestand zijn tegen vocht.
  Sommige materialen zijn zelf goed corrosiebestendig, andere materialen moeten voorzien worden van een beschermende deklaag.
• De Slijtvastheid.
  Vooral voor fietsonderdelen die langs elkaar bewegen is de goede slijtvastheid een belangrijke materiaaleigenschap.
  Voor het frame is het geen belangrijke materiaaleigenschap.
• De hardheid.
  Hoe harder een materiaal, hoe moeilijker het is om met een scherp voorwerp het materiaal te beschadigen. Een frame van een hard materiaal zal minder snel krassen dan een frame van zacht materiaal.
• Het uiterlijk.
  Sommige materialen hebben een fraai oppervlak. Door toepassing als framemateriaal kan een fiets een opvallend uiterlijk krijgen.