Alapoktól kezdve: Milyen vázanyag a legmegfelelőbb?

A karbon nyújtja a páratlanul legjobb tulajdonságokat? Az alumínium csupán egy „low-cost” megoldás? Ebben a cikkben megvizsgáljuk az országúti és hegyi kerékpárok vázanyagait.

Úgy tűnhet, hogy a kerékpárváz gyártáshoz használt anyagok kérdése viszonylag egyértelmű, bár számos sztereotípiával találkozhatunk. Az alumínium olcsó, de nehéz, a karbon pedig drága és könnyű. Titánnal csak az ínyencek tekernek, és az acél? Az talán a régi, klasszikus Favoritok eltűnésével kihalt. Ahogy az lenni szokott, a dolog korántsem ilyen egyszerű.

Alumínium vs. karbon

A két leggyakoribb anyag, amellyel kerékpárvázak esetében találkozunk, az alumínium és a karbon. Az első a „megfizethetőbb” kerékpárok szegmensében uralkodik, a második pedig a versenyzés és a teljesítmény világában. Azonban nem minden alumínium egyforma, és nem minden karbon egyforma. Nem egyszer találkozunk azzal az állítással, hogy a jó minőségű alumínium tulajdonságaival felülmúlhatja az olcsó karbont. Az ilyen kerékpárok zászlóshajója egyértelműen a CAAD (Cannondale Advanced Aluminium Design) sorozat. Melyek tehát e két erős szereplő előnyei és hátrányai?

Alumínium

Az alumínium vázak jelenleg a legelterjedtebbek, és valószínűleg a legegyszerűbben gyárthatók tömegesen. Egyben a legmegfelelőbb anyag, ha még csak most kezded az országúti vagy hegyi kerékpározást. Vagy ha alacsonyabb költségvetéssel rendelkezel. Viszonylag könnyű, korrózióálló, és a kerékpár kifizetésekor nem okoz szívrohamot. Emellett súlyához képest meglehetősen merev.


A merevség azonban néhány, nem túl vonzó tulajdonsággal is jár. Ezek közül az első inkább az országúti kerékpárokra vonatkozik. Ne áltassuk magunkat, a szlovákiai utak olyanok, amilyenek, és amikor még egy régebbi alumínium országútival jártam rajtuk, nem egyszer mondtam magamban: „Bárcsak már karbonom lenne…”. Egyszerűen – mivel az alumínium váz merev, elveszíti az útról érkező rezgések elnyelésének képességét (lábjegyzet – még a karbon sem oldja meg tökéletesen a rossz utak problémáját ).


Ami azonban jelentősebb negatívum, hogy minden alumínium előbb-utóbb megreped, és a javítás legtöbbször kivitelezhetetlen. Országúton ez ritkább (a vázak itt nincsenek annyira igénybe véve), de ha olyan igényesebb szakágakat nézünk, mint az enduro vagy a downhill, a repedt vázak gyakoribb jelenségnek számítanak. Főleg, ha nehezebb testsúlyú versenyzőkről van szó.

Az alumínium vázak előnyei

• viszonylag könnyű,
• viszonylag könnyen megmunkálható,
• olcsó,
• korrózióálló,
• manapság már szépek is – a hegesztések simára csiszoltak.

Az alumínium vázak hátrányai

• nem csillapítják az egyenetlenségeket – ezért kevésbé kényelmesek,
• a repedések a váz élettartamának végét jelentik (nem javíthatók biztonságosan).

Tudtat, hogy…?
Minden alumíniumötvözetnek van egy négyjegyű jelölése. A váz alapanyaga mindig (természetesen) alumínium. Mivel azonban viszonylag lágy fémről van szó, más kémiai ötvözőelemek – magnézium, króm, réz, vas stb. – hozzáadása szükséges. Ezek a hozzáadott anyagok fejeződnek ki a négyjegyű szám első számjegyében. Ha például a leggyakoribb 6061-es ötvözetet vesszük górcső alá, azt tapasztaljuk, hogy az alumíniumhoz legnagyobb mértékben magnéziumot és szilíciumot adtak. A többi számjegy az ötvözet specifikusságát vagy konkrét típusát jelöli.

Karbon

Minden versenyző álma? Hát persze hogy egy karbon kerékpár! Talán meglepő, de a karbon legerősebb oldala nem a könnyűsége. Ahogy az országúti kerékpárvázakról szóló előző cikkemben említettem, a karbon vázak merevek, de egyben kényelmesek is. Ebben különböznek az alumíniumtól, amely a legtöbb esetben viszonylag könnyű és merev, de a kényelem terén elmarad. Ahhoz, hogy megtudjuk miért, közelebbről meg kell vizsgálnunk a karbon kerékpár gyártási módját és magát az anyagot.


Az alumíniummal ellentétben, amelyet hővel formáznak, a karbon váz gyártásához formára van szükség. Ebbe rétegeket helyeznek el karbonból, amelyeket gyanta alapú kötőanyaggal rögzítenek egymáshoz – így jön létre a karbon kompozit. Az elhelyezés módjával a következő tulajdonságokat érhetjük el:

• a váz merevsége – a karbon vázakról gyakran mondják, hogy merevek. Az egyszerűség kedvéért képzeljük el, hogy egy bizonyos erővel hatunk a vázra. Ha a karbonszálakat nem az erő hatásának irányába helyezik el, az eredmény merevség.
• kényelem – az alumíniummal ellentétben a karbon jelentősebb rugalmasságra képes. Jó példa erre a jól ismert Ghost Lector. Támvillái hajlítottak (a nehezebb teherautókon vagy pick-upokon gyakran megtalálható laprugók mintájára), és így hozzájárulnak a jobb csillapításhoz. Ha a kerékpár egy bizonyos részének rugalmasságát növelni szeretnénk, akkor a karbonszálakat az erő hatásának irányába kell elhelyezni.

Nos, mi a legjobb ebben a jelenségben, amit anizotrópiának is hívnak? A szálak elhelyezésének irányát (és a rétegek számát is) igény szerint választhatjuk meg. Ennek köszönhetően merevséget érhetünk el olyan helyeken, mint a középrész, és így maximalizálhatjuk az erőátvitelt pedálozáskor. Ezzel szemben a váz bizonyos részei más szögben elhelyezett szálak esetén meghajolhatnak, és így hozzájárulhatnak a kényelemhez. A karbon rugalmassága különösen kívánatos az egyforgáspontos (zero-pivot, illetve flexpivot) kinematikájú MTB vázaknál, ahol a csillapítás egy részét a lengéscsillapító, egy részét pedig a támvillák veszik át.


A karbon váz gondolata sok „grammániás” szívét is megdobogtatja. De a karbon nem csak erről szól. A gyártási módnak köszönhetően a legkülönfélébb formákat tudjuk előállítani, és így javíthatjuk például az országúti kerékpár aerodinamikáját vagy a hegyi kerékpár csillapító elemeit. Vagy egyszerűen egyedi dizájnú kerékpárt hozhatunk létre.


A karbon sötét oldala a törékenysége bizonyos típusú ütések esetén. Ezt időről időre láthatjuk a World Tour versenyeken is – törött vázak, kormányok, nyeregcsövek… ezeket a kerékpárokat azonban extrém módon terhelik, sokkal jobban, mint amikor egy hobbi bringás tekeri a kerékpárját. A karbon vázon azonban (az alumíniummal ellentétben) a repedések javíthatók. Persze csak ha nem „totálkáros” a váz. Amire azonban minden kerékpárosnak figyelnie kell, az a csavarok meghúzása. A karbon kerékpár mellé mindenképpen érdemes beszerezni egy nyomatékkulcsot is.

A karbon vázak előnyei

• kívánatos súly-merevség arány,
• nagyobb menetkomfort,
• igény szerinti formázhatóság,
• az anyag élettartama.

A karbon vázak hátrányai

• ár,
• sérülékenység specifikus ütések esetén,
• nehéz újrahasznosíthatóság.
  

Tudtat, hogy…?
Az első kereskedelmileg sikeres karbon vázas kerékpár a Kestrel 4000 modell volt már 1986-ban. A teljes elsőséget azonban az 1960-as Bowden Spacelander modell tartja, amely a maga idejében meglehetősen merész dizájnnal rendelkezett – de csak néhány száz példányt adtak el belőle. A Tour de France-on 1989-ben debütált a karbon kerékpár a Look TVT modell formájában, amelyet Greg LeMond használt.

Acél

Az első országúti kerékpárom, mi más lehetett volna, mint egy acél Favorit. Viszonylag nehéz, viszonylag kényelmetlen váltással, de az enyém. Gondolom, nem kell hozzátennem, hogy nem tekertem rajta több ezer kilométert, és hamarosan alumíniumra váltottam. Az acél még 40-50 évvel ezelőtt uralta a kerékpározás világát, majd később kiszorította az alumínium és a karbon. Az okok egyszerűek – ár és súly.


Az acél főleg szilárdságával tűnik ki, de egyben meglepően hajlékony is. Emlékszem, annak idején fontolgattam, hogy a Favoritot átalakítom 10 sebességes országúti szettre, de a hátsó villa szélessége megakadályozta ezt. Ahol azonban az erő nem segít, ott segít a mégnagyobb erő, és szükség esetén viszonylag egyszerűen szétfeszítettem volna a hátsó támvillákat… persze, ez elég „barbár” beavatkozás, és az alkatrészek valószínűleg megszenvedték volna, de illusztrációnak ideális. Nagy előnye még az acélnak a hosszú élettartam, a szilárdság és a sérült váz egyszerű javíthatósága.


Itt azonban véget érnek a pozitívumok. Acél váz = nehéz váz (a konkurenciához képest). Ugyanakkor, mivel feldolgozott vasról van szó, az acél, mint egyetlen anyag, hajlamos a korrózióra. Helyét azonban megtalálja az olcsóbb fitnesz kerékpárok között. Vagy, árát tekintve, az egyre népszerűbb bikepacking gépek szegmensében. Nem vész el a trail hardtailek gyártásánál sem, mivel valamivel több egyenetlenséget képes elnyelni. Vajon megéljük a „steel is real” (az acél az igazi) kifejezés újjáéledését?

Az acél vázak előnyei

• szilárdság,
• hajlékonyság (valamivel nagyobb kényelem az alumíniumhoz képest),
• élettartam,
• egyszerű javíthatóság.

Az acél vázak hátrányai

• nagyobb súly,
• korrózióra való hajlam.

Tudtat, hogy…?
1978-ban gördült le a gyártósorról Rokycanyban az 1 000 000. Favorit kerékpár. A cég 2001-es csődjéig több mint 2 000 000 ilyen legendás kerékpár készült.

Titán

Kerékpár egy életre? Akkor egyértelműen titán. Az előzőleg említett acéllal számos közös vonása van – tartós, ellenáll a sérüléseknek, viszonylag egyszerűen javítható – legalábbis az alumíniumhoz képest. Bónusz a korrózióállóság. További bónusz, hogy a titán kerékpár megvásárlása után legalább egy hónapig nem fogsz enni, mivel nem marad pénzed. Tréfát félretéve, az igazság az, hogy a titán kerékpárok megőrizték a „luxus kerékpárok” hírnevét. Ez az anyag a „garázsban” építők kedvence, és egyedi példányokról van szó.


Az alumíniumhoz hasonlóan a titánnak is szüksége van adalékanyagokra, mint például vanádiumra vagy alumíniumra a tökéletességhez. Így jön létre a titánötvözet, amely jobb szilárdság-tömeg aránnyal rendelkezik az acélhoz képest, számos, a karbonhoz hasonló tulajdonságot kínál, és szinte elpusztíthatatlan. A legtöbb titán vázhoz élettartam garancia jár.

Miért nem használják tehát a titánt a professzionális kerékpározásban, ha ilyen elbűvölő tulajdonságokkal rendelkezik? Minden a végső áron tükröződik. Ehhez hozzájárul az is, hogy egy minőségi titán váz elkészítése meglehetősen bonyolult az anyag formázása és kezelése miatt. A hegesztési mód is eltérő – mivel a titán az alumíniummal vagy acéllal összehasonlítva rosszabbul reagál az oxigénnel, a hegesztési folyamat során argont használnak.

A titán vázak előnyei

• tartósság,
• ellenállóság,
• súly-szilárdság arány.

A titán vázak hátrányai

• ár,
• a feldolgozási folyamat bonyolultsága.

Folytathatnánk más „egzotikus” anyagokkal is, mint például a magnézium, bambusz vagy fa. Az utóbbi időben például a 3D nyomtatás is előtérbe kerül. A mi régiónkban azonban leggyakrabban a négy részletesebben leírt anyaggal találkozunk. A konkrét anyag kiválasztásakor végül több fontos kérdést is mérlegelni kell:

• mennyit szeretnék befektetni a kerékpárba,
• mennyi ideig szeretnék kerékpározni,
• a kerékpáros súlya.
  

Ez a három kérdés is jobb képet ad arról, hogy melyik vázanyag lesz a legmegfelelőbb az adott kerékpáros számára. Ha valamilyen fontos tulajdonságról megfeledkeztem, nyugodtan egészítsenek ki a kommentekben.