Quais são os prós e contras entre um quadro de alumínio e de carbono?

O carbono é visto como caro e leve, enquanto que o alumínio é mais pesado e mais barato. Ambos são, para todos os efeitos práticos, mais do que robustos o suficiente para o trabalho. No ponto de preço que está a olhar (para uma cauda dura), o Carbono é um não mais inteligente e superior em todos os sentidos.

Se estiver preocupado com o modo de falha, ambos são tão susceptíveis de falhar catastroficamente como um ao outro, embora por razões diferentes. O alumínio irá fadiga e stress rachar e depois falhar, enquanto o carbono tende a falhar devido a danos por impacto.

Não se preocupe com a falha do quadro, isso acontece, mas para ser honesto, já vi muitos tipos em ligaduras, moldes e hospital com bicicletas totalmente montáveis, e nunca conheci pessoalmente alguém que se tenha ferido gravemente ao partir um quadro.

Estive a investigar muito sobre isto, e a perguntar nas lojas de bicicletas locais, enquanto procurava arranjar uma bicicleta de estrada moderna. Em termos de fracasso - tanto o alumínio como o carbono são bastante frágeis, em comparação com o aço, e pelo que ouvi (todos não substanciados) são ambos tão propensos ao fracasso como um ao outro hoje em dia. O aço também pode falhar, lembre-se! Eu estaria interessado num artigo bem pesquisado em taxas de falha de diferentes materiais de armação! Bem cuidado, ambos os tipos também podem durar muito tempo.

Uma loja de bicicletas disse-me que as fissuras de fibra de carbono podem ser reparadas até um grau cerciano, apparentemente injectando resina nas fissuras e depois cozendo-as de novo juntas, a lata de alumínio, apparentemente, é mais difícil de soldar de novo. Contudo, ele estava a tentar vender-me uma bicicleta de fibra de carbono!

Em teoria, a fibra de carbono pode ser construída de modo a que o quadro tenha propriedades diferentes - rígido onde precisa de ser rígido, e mais flexível onde isso seria necessário. Pode dar uma condução mais suave do que o alumínio.

No entanto, quando se trata disso, suspeito que se pode obter quadros mal feitos de qualquer um dos materiais! Pode tentar montar os dois modelos e ver qual prefere?

Edit: Aqui está um vídeo de dois fotogramas a serem testados sob stress. Não é a mais científica de sempre, mas esta moldura de carbono de divisória requer mais puberdade do que aquela moldura de alumínio em particular. Façam disso o que quiserem! http://www.pinkbike.com/video/243228/

Acontece que sou proprietário de duas bicicletas de montanha quase idênticas, além do quadro. Uma de alumínio (Orbea) com garfo em fonte de carbono Niner. E a outra, uma Niner de carbono com garfo frontal de carbono Niner. Estava à procura de um quadro de carbono Niner e encontrei uma bicicleta inteira num tal negócio que a comprei. Ambos são de uma só velocidade e sem banheira. O carbono todo tem 2,1 pneus em comparação com 2,25 no alumínio.

O carbono apenas monta e executa melhor

• Carro mais macio
• Acção mais eficiente do pedal
• Mais leve - mais fácil de saltar a parte da frente e a parte de trás
• Leva os solavancos melhor A mesma secção de raízes/rochas que eu levo com menos saltos no carbono e tem os pneus mais pequenos

Custo

• Vantagem alumínio

Carro

• Vantagem carbono.
  Tem mais flex e para cima e para baixo.

• Vantagem carbono

Tem menos flex lado a lado. O carbono pode ter um padrão flexível assimétrico.

Longevidade

• Vantagem carbono. Fadiga do alumínio. O carbono não causa fadiga. Anda numa bicicleta de alumínio o tempo suficiente e ela falhará.

Falha catastrófica

• ???? É aqui que eu penso que se dá ao alumínio o que eu considero uma falsa vantagem. Se eu esmagar uma lata de alumínio, e se ela não se partiu - falhou. Se se enfatizar o alumínio para além do ponto de rendimento pode não se partir, mas falha naquilo a que eu chamo uma forma catastrófica em relação ao cavaleiro. Se stressar o alumínio para além do ponto de rendimento, este irá deformar-se significativamente e o cavaleiro irá cair. O pneu dianteiro toca na moldura e está a descer. A moldura / garfo deve ser substituída. Do ponto de vista do cavaleiro, isso é um fracasso catastrófico. Por definição estrita, um cientista do material diria não, que não é uma falha catastrófica como o alumínio plastificado - que não foi uma falha frágil. Portanto, para ser justo julgar o alumínio versus o carbono no ponto de rendimento. E é preciso medir essa bicicleta para bicicleta mas, na sua maioria, a bicicleta de carbono vai ter um ponto de rendimento mais elevado. Eu dou a vantagem ao carbono.

Ding

• Vantagem do alumínio. Se levar um martelo a uma bicicleta pode matar primeiro um carbono. Não leve um martelo para a sua bicicleta.

Quando os garfos de carbono saíam, havia muito medo de que não fossem tão fortes. Um garfo aguenta muito stress e hoje em dia vêem-se muitos garfos de carbono. Alumínio Vs. Bicicletas de Carbono

Vi vídeos de uma armação de alumínio a partir da solda onde o eixo vertical frontal (onde o garfo é montado) cisalha das duas barras horizontais/cruzadas. Embora estas pessoas estivessem a fazer muitos grandes saltos nas suas bicicletas de montanha.

Penso que terão problemas com o estalido em qualquer dos casos. Diversos factores entram aqui em jogo. Qualidade do material (misturas, purezas, impurezas, etc.), como o material foi formado (fundido sob pressão, vertido, sinterização de metal a laser, etc.), a qualidade das soldaduras ou colas que o mantêm unido (presumo que utilizam alguma forma de colagem para fibra de carbono), espessura do material, desenho de construção, e alguns outros factores.

O maior benefício que se obtém de qualquer um dos materiais sobre o aço é o baixo peso, sendo a fibra de carbono de longe a mais leve. O próximo benefício é a corrosão/ferrugem. O alumínio não enferruja. Mas pode ser corroído. A fibra de carbono não é um metal, pelo que a ferrugem não tem qualquer possibilidade. Mas eu pensaria que seria mais sensível aos ácidos e bases quando se trata de corrosão.

A maior vantagem dos aços é a flexibilidade, dobrar-se-á muito mais antes de se partir.

Tenho usado bicicletas de alumínio desde há pouco tempo e são bastante leves para mim para o meu ciclismo de montanha. Não faço grandes saltos (neste momento). Por isso, não sei como se aguentaria por isso. Mas consigo vê-lo aguentar-se bastante bem.

E se eu estivesse a fazer um monte de saltos, quereria algo com peso suficiente para o poder manter mais facilmente debaixo de mim. Ficaria preocupado que a fibra de carbono fosse tão leve que a pudesse perder para um vento forte enquanto em pleno ar se soltasse demasiado a minha aderência.

Vou dizer isto. Aquelas bicicletas de estrada de fibra de carbono são muito doces. Nunca pensei que seria capaz de pegar numa bicicleta com um dedo até ver uma dessas.

Quanto à capacidade de resistência ao choque: Os materiais que cedem antes da falha absorvem mais energia. Os automóveis passam em testes de colisão importantes porque são feitos de aço laminado a frio. Esta propriedade reduz a carga G sobre as vítimas como nada mais. A propriedade material mais estreitamente relacionada com a capacidade de absorção de energia é chamada alongamento. O alongamento é o que acontece antes de o material se desfazer, mas APÓS começa a ceder. A fibra de carbono tem muito pouco alongamento, enquanto que a 6061-T6 tem 10- 13%. Os engenheiros sabem disto, pelo que todo o tipo de trabalho está a ser feito para melhorar a absorção de energia CF, por exemplo, utilizando PEEK como resina. A CF absorve alguma energia, especialmente quando carregada em cisalhamento, mas não é assim que um tubo de estrutura de diamante é basicamente carregado. Os membros são carregados em tensão e compressão, embora haja alguma flexão torcional, particularmente perto do tubo da cabeça. As pernas do garfo quase não têm cisalhamento, daí a queixa de que os garfos CF apenas se partem. Os garfos CF da IMO são perigosos em comparação com a maioria dos garfos de alumínio.

Uma questão é se a fibra de carbono é o material certo para, digamos, as armações BMX. GT fez uma armação de viga de caixa de bom aspecto chamada UB2. O problema era que os cavaleiros de fábrica não a montariam e voltariam para o alumínio, pelo menos durante algum tempo, porque o que diziam UB2 era lento, especialmente fora do portão. Tendo tomado conhecimento recentemente desta queixa, tenho estado a investigar se a propriedade viscoelástica da resina na fibra de carbono estava possivelmente a absorver a energia do cavaleiro e parece provável que assim fosse. Temos outra pista porque as estruturas de estrada feitas de fibra de carbono são elogiadas pelas suas qualidades de amortecimento, e por isso pode haver uma vantagem para uma estrutura de estrada que é na realidade uma desvantagem no início de um portão. Alguns pilotos profissionais de topo da BMX também se agarraram ao alumínio, e podemos ter uma pista sobre o porquê disso. O teor de resina das estruturas de fibra de carbono é de 40 a 50% e verifica-se que, na direcção de cisalhamento e torção, os polímeros reforçados com fibra de carbono absorvem até 8 vezes mais energia do que o alumínio, cerca de 3-4 por cento. De facto, os plásticos são utilizados em conjunto com os metais para amortecer as vibrações e a energia. Tem um nome que é “amortecedor de camadas restritas”. Coloca material viscoelástico no sistema estrutural e amortece o sistema e reduz as tensões através da dissipação de energia.