Verbinding framebuizen.

Verbinding framebuizen.

Om de dunwandige framebuizen te verbinden tot een sterk frame worden de volgende methoden toegepast:

• Solderen met lugs.
• Solderen zonder lugs.
• TIG Lassen.
• Lijmen met lugs.

Bij het solderen wordt toevoegmateriaal gesmolten dat door de capillaire werking tussen de soldeernaad van twee te verbinden metalen vloeit. Vervolgens verbindt het soldeer de twee metalen doordat soldeermoleculen in het metaal doordringen en metaalmoleculen in het soldeer.
Voor een goede soldeerverbinding is het van belang dat de soldeernaad nauw is en een voldoende groot oppervlakte heeft.
De buizen van het frame worden daardoor in nauwpassende stalen lugs geplaatst waar het soldeer tussen kan vloeien.
Een klassiek frame met lugverbindingen heeft 4 lugs: de bovenbalhoofdlug, de onderbalhoofdlug, de zadelpenlug en de trapaslug.
In de trapaslug wordt tevens het bracket geschroeft. Lugs voor het verbinden van framebuizen worden uit plaatstaal gestanst of gegoten.
Gegoten lugs worden vooral toegepast voor het nauwkeurige zilversolderen.
Lugs voor de verbinding van hoogwaardige stalen buizen zijn uitgestulpt. Hierdoor is de overgang tussen de flexibele dunwandige buis en de stugge lugs niet zo groot. Bij het gebruik van de gewone cilindrische lugs zou de overgang in stijfheid tussen buis en lug veel te groot zijn.
Het frame zou dan daar gemakkelijk kunnen breken door de hoge spanningsconcentraties.

Het soldeer kan op twee verschillende manieren in de buizen met de lugs gebracht worden. Door de buizen, lugs en het soldeer met een vlam te verwarmen en vervolgens het soldeer van buitenaf in de lug te laten vloeien (vlamsolderen) of door een precies afgepaste hoeveelheid soldeer vooraf in de lug te plaatsen en dan het soldeer, lugs en buizen met behulp van inductiestroom te verwarmen, (inductiesolderen).
Bij het vlamsolderen moeten te verbinden delen vooraf goed ontdaan worden van verontreinigingen en oxidatie en gebruik gemaakt worden van een vloeimiddel. Een vloeimiddel voorkomt dat het soldeer, de buizen en de lugs oxideren en zorgt ervoor dat het soldeer makkelijk in de lug vloeit. Nadeel van vlamsolderen is dat het lastig is de buizen, lugs en soldeer precies op de juiste temperatuur te verwarmen, het gedeelte van de buis dat verwarmd moet worden vrij groot is, het lastig te controleren is of het soldeer helemaal de lug is binnengedrongen en dat het vloeimiddel een korst achterlaat die eerst verwijderd moet worden voordat het frame gelakt kan worden.
Inductiesolderen in een zuurstofvrije oven heeft deze nadelen niet. Doordat gesoldeerd wordt in een zuurstofvrije omgeving is er geen vloeimiddel nodig, het frame kan na het solderen zo naar de lakstraat. Met inductiestromen kunnen zeer nauwkeurig en snel de buizen, lugs en soldeer op de juiste temperatuur gebracht worden, hierdoor hoeft maar een zeer klein gedeelte van de buis verwarmd te worden.
De hoeveelheid soldeer kan in precies de juiste hoeveelheid in de lug aangebracht worden. Als het soldeer net zichtbaar is bij de overgang tussen lug en buis is duidelijk dat het soldeer over de gehele lengte van de lug is gevloeid.

Voor het verbinden van de buizen worden soldeer op basis van messing, koper en zilver toegepast.
Messing wordt algemeen toegepast waarbij de soldeertemperatuur ongeveer 900 Graden bedraagt.
Koper wordt toegepast bij een soldeertemperatuur van 1100 graden.
Het duurdere zilver solderen wordt alleen toegepast voor het solderen van zeer hoogwaardige buis die gevoelig is voor aantasting van sterkte bij hoge temperatuur.
Zilver wordt gesoldeerd bij een temperatuur van 650 graden.
Voor de verschillende type solderen worden ook verschillende vloeimiddelen gebruikt.
Voor messing soldeer wordt over het algemeen borax gebruikt. Dit vloeimiddel bevat boraat verbindingen.
Voor het solderen met zilver zijn hier nog fluoriden verbindingen aan toe gevoegd en voor het solderen met kopersilicaten en fosfaten.

Buizen kunnen ook zonder lugs aan elkaar gesoldeerd worden. De buizen moeten voor een goede verbinding perfect passend op elkaar gemaakt worden en mogen niet te dunwandig zijn. Bij het lugloos solderen wordt koper of messingsoldeer overvloedig aangebracht waarna de buizen en soldeer via inductiestroom verwarmt worden. Het soldeer vloeit vervolgens zowel aan de binnen en buitenkant mooi hol uit. Het soldeer vloeit als het ware zelf in de vorm van de lug. Alleen met messing en koper kan lugloos gesoldeerd worden omdat deze solderen voldoende sterkte van zichzelf hebben, zilversoldeer is van zichzelf te zwak.

Bij het solderen van het frame is het belangrijk in welke volgorde de buizen aan de lugs gesoldeerd worden. Bij een verkeerde soldeervolgorde kunnen er in het materiaal na het afkoelen spanningen ontstaan. Over het algemeen wordt de volgende volgorde gebruikt:

• Bracketlug.
• Onderbalhoofdlug.
• Bovenbalhoofdlug.
• Zadelpenlug.

Bij het vlambooglassen worden de te verbinden gedeelte en het toevoegmateriaal tot een geheel gesmolten doordat er een stroom loopt tussen een elektrode en het te lassen materiaal. Bij de elektrode ontstaat warmte-ontwikkeling (de zogenaamde vlamboog) waardoor het materiaal daar ter plaats smelt. In de fietsindustrie wordt over het algemeen het TIG-lassen toegepast. Bij het TIG-lassen wordt het materiaal gesmolten met een vaste wolfraam elektrode. Het toevoeg materiaal wordt los toegevoegd. Om de metalen tegen oxidatie te beschermen stroomt er argon om de elektrode.

Varianten op het TIG-lassen zijn het MIG- en MAG-lassen. Bij het MIG- en MAG-lassen is het toevoegmateriaal tevens de elektrode. Bij het MAG-lassen wordt in plaatstvan een edelgas CO2 gebruikt als bescherm gas. Het CO2 reageert met het staal waardoor de kwaliteit van de las verbeterd. Het TIG-lassen is zeer geschikt om dunwandige buis te lassen omdat bij het TIG-lassen de warmte en het materiaal heel nauwkeurig kunnen worden toegevoegd. Net als bij het lugloos solderen moeten de buizen goed passend en op elkaar gemaakt worden om een goede verbinding te garanderen. Met het TIG-lassen kan zowel staal, aluminium als titanium gelast worden.

Het grote voordeel van lassen is dat de productiewijze veel flexibeler is dan bij solderen. De buisdiameters en de plekken waar de buizen op elkaar gelast worden liggen niet vast. Frames met een afwijkende constructie zoals mountainbikeframes en frames met oversized buizen worden dan ook gelast. Lassen kunnen nabewerkt worden door slijpen, waardoor een perfecte gladde overgang ontstaat tussen de buizen. Bij gebruik van de juiste lastechniek hebben ongeslepen lassen en fraai uiterlijk.

De meeste frames worden verkocht met de ruwe lasrups nog duidelijk zichtbaar. Door de grote warmtetoevoer tijdens het lassen ontstaan extra spanningen in het frame waardoor het frame vaak niet meer zuiver is. Fietsen met goedkope gelaste frames zijn daardoor soms niet goed zuiver. Van fietsen met dure gelaste frames mag je verwachten dat de fabrikanten de frames na het lassen goed uit of narichten.

Bij het lijmen wordt de verbindingen tot stand gebracht door het toevoegen van de lijm tussen de te verbinden gedeelten. Omdat lijm alleen op afschuiving belast mag worden moeten voor het verlijmen van buizen tot een frame lugs gebruikt worden.
Gelijmde frames worden gemaakt door de buizen van aluminium of koolstofvezel te verlijmen in aluminium of koolstof lugs. Voordeel van lijmen zijn dat de sterkte van het materiaal niet veranderd door toevoeging van warmte, geen extra spanningen in het frame ontstaan door de verdindingstechniek en de mogelijkheid om verschillende materialen met elkaar te verbinden groot zijn.
Doordat tijdens het lijmen geen spanningen optreken zijn de frames, als de lijmmal en de onderdelen nauwkeurig zijn, zeer zuiver gericht. De kwaliteit van de lijm is tegenwoordig zo goed dat de lijmverbinding net zo sterk is als het eigenlijke materiaal is als de gelaste en gesoldeerde verbindingen.

De staande achtervork wordt bij veel frames van de gewone gebruiksfiets aan de achterpatten en zadelpenstrop geschroefd. Dit heeft als voordeel dat de staande achtervork alleen maar een drukkracht uitoefent op de zadelbuis.