[MTP] telaio in alluminio, acciaio, magnesio, carbonio, titanio, ....

[alek78]

Nel forum della Tern si sono accorti che molti modelli, anche se nuovissimi, non usano la lega di alluminio 7005 ma il "vecchio" 6061, così mi sono permesso di zincare l'intera risposta di Joshua...

http://www.ternbicycles.com/forum/6061-vs-7004

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Alcuni dei nostri telai usano il 6061, altri il 7005. Hai ragione, a parità di condizioni, il 7005 è circa il 15% più forte. Ma in generale, ci sono molte più fabbriche che usano il 6061. La fabbrica che produce le bici Verge ed Eclipse è specializzata nel 7005. La fabbrica che produce i modelli Link, Joe e Castro usa il 6061.

Siamo d'accordo, la forza è assolutamente importante. La norma europea prevede che un telaio di bicicletta superi i 100.000 cicli. Abbiamo inviato tutti i nostri telai a un ente terzo indipendente per i test. Tutti i nostri telai hanno superato la soglia dei 100.000 cicli senza incidenti. Questo ci ha fatto incuriosire e abbiamo chiesto loro di portarli ancora avanti, per vedere quando si sarebbero rotti. Infine a 150.000 cicli il laboratorio ci ha detto che avrebbe dovuto farci pagare molto di più perché i telai stavano prendendo troppo del loro tempo. Quindi ciascuno dei nostri telai è arrivato ai 150.000 cicli senza incidenti.

Questi risultati dei test ci hanno dato la sicurezza per poter aumentare il peso massimo del ciclista a 110 kg per le biciclette da 20" e a 115 kg per quelle da 24" e 26".
>>

Riguardo al discorso acciaio / alluminio, facendo una grande semplificazione (tralascio gli spessori) si può dire che l'acciaio cromoly (il 4130) ha un peso maggiore, è più malleabile e si piega in maniera elastica, mentre l'alluminio (tutto) è più leggero ma più rigido e quindi si stira invece di reagire in maniera elastica.

L'acciaio inox è un altro di quelli molto rigidi e proni alle rotture perché dentro ha pochissimo carbonio.

[occhio.nero]

grazie del prezioso approfondimento 

da altra discussione:

Ho scoperto una differenza che è (forse) fondamentale:
le Dahon e specialmente fino al 2009 sono fatte in alluminio 7005 (il telaio, dico).

ora invece (e anche le tern, mi pare) sono in alluminio 6061.

è facile trovare pagine online in cui dicono che il  più resistente alle rotture è il 7005.

onestamente non so, perché credo sia la lega di alluminio più dura e quindi forse anche soggetta a rotture.
e ho anche visto rotture in realtà solo su telai 7005 (c'è anche un topic qui dedicatoalle rotture!!!)...

però mi viene piu' facile credere che il 6061 costi meno e che la qualità (sicurezza) stia andando giù...!

segnalo inoltre
forcelle spinner
http://www.bicipieghevoli.net/index.php?topic=1177.0

chissà che non torni utile sui telai in alluminio, per ridurre le sollecitazioni meccaniche.

segnalo la discussione:
Pieghevoli in T I T A N I O...!
http://www.bicipieghevoli.net/index.php?topic=1189

da altra discussione:

In realtà il telaio in acciaio è più elastico e assorbe quindi meglio le vibrazioni di quelli in alluminio, che è un materiale ben più rigido. Di contro l'alluminio è più leggero, anche se poi spesso i telai in alluminio hanno una sezione leggermente maggiore, per prevenire possibili rotture (per quello probabilmente nei due modelli da te citati il peso è quasi uguale). La lega di alluminio 6061 è quella usata più comunemente, poi c'è la lega 7005 che costa di più ma è più leggera e resistente, è usata di solito per bici di gamma alta. L'acciaio è molto resistente e quindi meno soggetto a rotture, inoltre la sua struttura molecolare non è soggetta a "decadimento" col passare degli anni se non è sottoposto a stress da carico eccessivi, invece l'alluminio dopo alcuni anni subisce una sorta di peggioramento anche se sottoposto a stress da carico lievi.
Con tutto ciò in questi anni l'alluminio ha incontrato molto favore, fondamentalmente per la sua leggerezza. Dire in assoluto qual è meglio è difficile, diciamo che ci sono due scuole di pensiero.
Per quanto riguarda le Tern, se ho capito bene hanno irrobustito alcuni punti critici dei loro telai in alluminio, appunto per scongiurare rischi di rotture. Hanno anche ridisegnato le geometrie dei telai per ottimizzarle, ma su questo possono darti lumi altri qui sul forum ben più esperti (Sim1 o Sbrindola per esempio).
Personalmente preferisco i telai in acciaio, ma io non faccio testo, non sono un esperto. Qui trovi di tutto e di più sull'argomento:
http://www.bicipieghevoli.net/index.php?topic=112.msg5238#msg5238
Mario

da altra discussione:

[...]
In realta', scrivo questa piccola (cordiale e per scambiare due vedute eh!) replica, per un motivo: che l'alluminio sia a scadenza, non ci credo molto visto che vediamo girare Dahon di dieci, quindici, venti anni fa (se non di piu'), e ben navigate per giunta.
E se aggiungiamo che l'alluminio non arrugginisce, (io un po' per scherzo parteggio per le Dahon ma non lavoro per nessuna delle due e son ben contento dei successi di entrambe!) beh se mi fate vedere una Dahon e una Brompton usate da quindici anni, penso a quelle che vedo girare in strada in inghilterra e immagino gia' quale sia in condizioni peggiori (e qui non discuto sulla mitica robustezza brompton eh).

Su questo secondo me si diffonde un pregiudizio non troppo fondato.

Attendo volentieri smentite con dati alla mano, ammettendo tutta la mia poca informazione, avevo letto dei post qua e la' qui nel forum, ma onestamente sulla mia dahon modello 06 (che di anni quindi ne ha gia' piu' del cosidetto "limite" dei cinque), ci vado proprio tranquillo... facendo le corna, beh non costano niente   

[Roberto Camera]

Leghe per lavorazioni plastiche:

.gruppo 6000 (leghe Al ? silicio e magnesio) dette Anticorodal: hanno una ottima lavorabilità con le macchine utensili e possono essere sottoposte al trattamento termico di indurimento per precipitazione, ma non si possono ottenere le caratteristiche che le leghe dei gruppi 2000 e 7000 possono raggiungere. Sono leghe con buona saldabilità, e dunque vengono usate nel campo navale, ferroviario, o per la costruzione di telai per biciclette e nella costruzione di infissi di alluminio.

.gruppo 7000 (leghe Al ? zinco e magnesio) dette ergal: sono le leghe molto utilizzate in campo aerospaziale, nelle applicazioni strutturali di forza e sono in grado di raggiungere le migliori caratteristiche meccaniche tra tutte le leghe di alluminio.

Le proprietà meccaniche di una lega di alluminio sono decisamente inferiori in senso assoluto rispetto ad un acciaio o ad una lega di titanio, ma non bisogna dimenticare il basso peso specifico della prima, che, in definitiva, nella maggior parte dei casi garantisce un risparmio in peso sul componente. Per aumentare le proprietà meccaniche della lega, si procede usualmente con trattamenti di lavorazione a freddo, oppure con l'aggiunta di elementi alliganti come rame, magnesio, silicio, manganese e zinco, e l'indurimento per precipitazione.

La seguente tabella dà un'idea delle proprietà tipiche di alcune leghe di alluminio di uso strutturale:




La tabella seguente invece riporta, a titolo comparativo, le proprietà tipiche approssimative di alcuni acciai e leghe di titanio:

[foldingfan]

Fantastico vedere che per una cosa che uno si chiede, nel forum c'è addirittura già un topic dedicato!

Joshua Hon, che vedo nei video su Youtube per dahon e anche per BioLogic, è veramente un mito (considerato che è il rampollo dahon, e si fa vedere a darsi da fare in officina - ed è bello pensare che sia proprio lui che risponde alle mail)

detto questo, e non per fare il puntiglioso (in fondo parliamo della sicurezza dei nostri sederi...), mi lascia un po' pepplesso l'argomentazione "7005 è più forte, ma per il 6061 ci son più fabbriche, quindi tranquilli, facciamo il 6061"! 

scherzi (fino a un certo punto) a parte, capisco la sostanza del suo discorso: il 6061 non ha dato problemi nei test... però mi chiedo: l'hanno testato su dei "cicli", cioè sull'uso a lungo termine? perché il problema per noi, mi sembra che sia in "un" punto di rottura, nell'uso... cioè se prendiamo una buca, un salto o altro, si rompe lì... giusto?

non so (ditemi voi) se testare il numero di cicli (che ammetto, non so in cosa consista di preciso) valga per tutto: in fin dei conti, un trauma duro forse può pesare su un telaio come tanti piccoli traumi nel tempo... però mi sembra che quello che conti sia un punto di rottura, no? mah.

a naso, mi pare cmq (e viste le rotture dei 7005) rilevante il fatto che la differenza sia di un 15%... può fare la differenza in un incidente, ma al tempo stesso a parità di uso (moderato e senza scosse) forse non fa una gran differenza nel medio termine...

[alek78]

a naso, mi pare cmq (e viste le rotture dei 7005) rilevante il fatto che la differenza sia di un 15%... può fare la differenza in un incidente, ma al tempo stesso a parità di uso (moderato e senza scosse) forse non fa una gran differenza nel medio termine...

in genere gli ingegneri risolvono aumentando lo spessore del..... diciamo....15% !

[sim1]

diciamo pure...20%  e se te lo dico io.................

[Sbrindola]

il carbonio è giustificato e largamente usato su bici da corsa, dove serve ad ottenere telai leggerissimi e molto rigidi, in modo da non dissipare neanche un po' dello sforzo applicato da chi pedala.... parliamo di bici complete che pesano solo 6kg (1 solo kg di telaio!!) che sopportano le spinte di ciclisti professionisti.

Come visto più volte anche in Formula Uno, la fibra di carbonio è in grado di sopportare sollecitazioni molto alte se applicate nelle modalità e valori di progettazione.... ma risulta addirittura più fragile di altri materiali meno esotici quando si "esce dal seminato". Pensate agli alettoni posteriori ed al carico aerodinamico che devono reggere, ma che vengono danneggiati non appena ricevono sollecitazioni non previste.

I telai in carbonio BEN FATTI sono quelli in cui viene decisa la disposizione delle fibre in modo da assecondare gli sforzi che dovrà subire in maniera ottimale (telai monoscocca), mentre quelli più "economici" sono quelli in cui vengono assemblati dei tubi in carbonio di diverso tipo in modo da formare il telaio.
Questa seconda soluzione, benchè più economica, non offre gli stessi risultati e può portare a rotture più o meno drammatiche.... dalla crepa vista per tempo che fa piangere solo il portafogli al cedimento sotto sforzo che arreca anche danni alla salute.
Va aggiunto inoltre che il processo di fabbricazione, con l'annegamento delle fibre nella resina epossidica e la cottura, è un processo abbastanza critico, che può pregiudicare completamente il risultato finale se viene mal eseguito.


Come dicevo prima inoltre, gli stress "extra progettazione" sono mal digeriti da questi telai, al punto che è possibile fare danni anche con il morsetto di un cavalletto per la manutenzione .
A tutt'oggi, per i comuni mortali, è preferibile un BUON telaio in alluminio, rispetto ad uno ECONOMICO in carbonio. Molti però non resistono al fascino del materiale pregiato, ignorando che non basta quello a farne un buon prodotto.

Inoltre un telaio in carbonio, in virtù della sua rigidità, risulta essere particolarmente scomodo se si pensa di usarlo per andare a passeggio, tanto più se abbinato a cerchi anch'essi in carbonio.

[foldingfan]

GRANDE 

[16fra]

Ragazzi se si osserva la frattura del telaio di Occhio.Nero si nota che è nata sul foro che hanno fatto in fase di produzione per garantire il serraggio del tubo reggi sella.
Poi si è propagata lungo il cordone di saldatura, non a caso.
Quella è una zona in cui si concentrano le tensioni dovute al processo di saldatura.
Sul bordo delle saldature infatti si generano delle strutture cristalline "intermedie" dove la frattura si propaga in via preferenziale. Le fratture una volta innescate tendono a propagarsi dove trovano condizioni favorevoli.

L'alluminio è una lega molto particolare che tende a formare precipitati con il tempo e la formazione dei precipitati può essere accelerata anche con gradienti termici...

I precipitati dell'alluminio rendono la lega dura e fragile, diciamo che si passa da un comportamento duttile a fragile...

l'ergal  ne è un esempio eclatante lega principe in ambito avio e motoristico.

Sul bordo delle saldature si tendono a formare strutture non omogenee
Per ovviare alla generazione di strutture cristalline degeneri le saldature dovrebbero essere eseguite secondo strategie e tecniche post produzione che omogenizzino tutto il materiale...

Spero che in Dahon abbiano preso provvedimenti...

Per le altre fratture come i cavallotti dello sterzo occorre prestare attenzione ai serraggi (precarico) perchè nel momento in cui si chiude poi si raggiungono forze enormi, di solito vengono fatti in materiali particolarmente leggeri e rigidi dove la frattura innescata da difetti microscopici (dovuti alla fusione e/o al processo produttivo) si propagano rapidamente..

Occorre prestare attenzione ai materiali più duri e con rigidezze elevate, che in termini di resistenza hanno prestazioni superiori ma nel momento si superano le soglie di carico di snervamento o si coalescono microfratture la rottura avviene immediatamente dopo senza troppi avvertimenti.

Paurosa l'immagine della facciata sulla ruota anteriore, spero non si sia fatto troppo male!!!

Chiaramente appoggio l'opinione di Sbrindola... e aggiungo se i telai sono fatti davvero a modino la casistica di rottura è davvero bassa... comunque presente!

[bèrtu]

segnalo la mia esperienza negativa con telaio in magnesio:
mtb di buon livello usata con criterio e senza troppi strapazzi (in discesa ci sono grosse probabilità che i moscerini mi tamponino)
rottura del tubo verticale sotto la sella, sostituito in garanzia con telaio identico a costo zero, dopo non troppi km rottura anche di questo pressochè nello stesso posto. Essendosi incrinate anche la mia fiducia e la mia pazienza sono tornato al molto affidabile alluminio
ciao

[Sbrindola]

(Sulla vecchia questione, mi son sempre chiesto, ma se l'acciaio e' inossidabile, com'e' che poi le bici si ossidano e arrugginiscono? booooh  )

semplice: gli acciai sono di parecchi tipi e quelli inossidabili sono solo quelli con tenori di cromo superiori al 13%... quindi "acciaio"  non è sinonimo di resistenza all'ossidazione.

Riguardo alla differenza tra i telai confermo che quella principale è quella sottolineata da Foldingfan: alluminio per la Vitesse ed acciaio per la Speed.

[foldingfan]

Giusto... questa fondamentale questione andrebbe messa nel topic acciaio vs alluminio... grazie Sbrindola svelato l'arcano, del resto bastava guardare wikipedia (sara' che io sono di una generazione prima di google e wiki...  ):

(alla voce "stainless steel"...perche' l'inghippo e' che sui siti inglesi, tipo dahon, e sospetto anche brompton, ecc., scrivono "stainless steel" che letteralmente non e' solo acciaio, ma acciaio inossidabile.)In metallurgy, stainless steel, also known as inox steel or inox from French "inoxydable", is defined as a steel alloy with a minimum of 10.5 or 11% chromium content by mass.

Stainless steel does not corrode, rust or stain with water as ordinary steel does, but despite the name it is not fully stain-proof.

ecco! 

[Hopton]

Ho appena ricontrollato sul sito www.bropton.co.uk e confermo che parla correttamente di "steel frame" e non di stainless steel frame. Del resto sarebbe una truffa commerciale se lo facessero, e dubito che aziende come Brompton e Dahon scendano a quei livelli, almeno mi auguro...
Mario

[foldingfan]

Giusto, ma comunque il punto e' che abbiamo scoperto che in inglese stainless letteralmente sarebbe inossidabile, ma se per estensione lo si usa per acciaio con almeno il 10.5%, vuol dire che lo possono scrivere e comunque si ossidera'...

mah, tanto vale tenersi stretti il caro piccolo alluminio 

[Hopton]

Riporto da altra discussione:

1) Peso. Possibile solo 1 kg di differenza tra ALU e ACCIAIO? A questo punto meglio acciaio per la sua infinita elasticita' e resistenza anche in caso di strada con buche (parecchie)

Sì è possibile, spesso la differenza di peso tra un telaio pieghevole in acciaio e uno analogo in alluminio si aggira intorno a 1 kg, per diversi motivi.
Il telaio di una pieghevole è più piccolo di quello di una bici normale, quindi la differenza di peso tra acciaio e alluminio in una pieghevole è inferiore.
Inoltre il telaio pieghevole ha degli snodi che devono sopportare delle sollecitazioni notevoli, altrimenti sarebbe a rischio di "cricche". Per questo, se il telaio pieghevole è in alluminio, deve avere una sezione leggermente più larga, in modo da compensare la minore elasticità rispetto all'acciaio, e anche, dopo qualche anno, il fatto che l'alluminio subisce in una certa misura la "fatica", cioè il deperimento della sua struttura molecolare a seguito di stress da carico, anche se tale stress è poco consistente, mentre l'acciaio subisce la fatica solo al di sopra di una certa soglia di stress.
L'alluminio per altro può essere della classe 6000 o 7000, e quest'ultima, detta ergal, è più leggera e resistente, ma anche più costosa. Per questo il telaio in alluminio delle pieghevoli di fascia economica è sempre in lega di classe 6000, mentre la classe 7000 è usata nelle bici di fascia alta, nelle applicazioni aerospaziali etc.