Alluminio vs carbonio: la guerra dei materiali!

[littlewind]

gran bel post Dany!!
ottimo lavoro davvero!



non è del tutto vero...
consideriamo che in fase di progettazione quando si individua un limite di carico, (per esempio nel settore delle bici, la sollecitazione massima ipotizzabile per un telaio) per materiali che hanno un comportamento a rottura di tipo duttile, si usa un coeff. di sicurezza compreso di solito tra 1,2 e 1,5, cioè la "resistenza" del manufatto finale sara pari a circa una volta e mezza il carico massimo ammissibile;

per quanto riguarda materiali che a rottura hanno un comportamento di tipo "fragile", i coeff di sicurezza salgono e si arriva a 2 o più, e quindi lo sforzo totale che sopporta il materiale è circa il doppio.

poi i coeff. utilizzati variano in base a chi li sceglie, a cosa si sta progettando e all'accuratezza con la quale si fanno i conti.

quindi alla fine i due materiali si compensano all'incirca:
il materiale duttile (Al) avrà il "bonus" dato dal fatto che deformandosi assorbe parte dell'energia che viene a crearsi nell'urto, mentre il materiale fragile (carbonio) è stato progettato con un carico max ammissibile maggiore.

questo per fare un po' di chiarezza, poi se usiamo un telaio in carbonio da xc e facciamo DH..beh si romperà probabilmente!!

ciao a tutti!!

un'altra cosa che mi sento di dire è che c'è fibra e fibra. ci sono fibre miste di carbonio e kevlar che si usano proprio per evitare fratture fragili.
in caso di shock oltre snervamento con questi materiali si compromette la resistenza ma non si ha necessariamente una frattura netta del pezzo.

altra cosa che sta prendendo piede è l'utilizzo di schiume strutturali, applicate sia all'alluminio che al carbonio hanno effetti sulle proprietà di un telaio.

un terzo elemento che si è ignorato è la moda. ottimi telai si potrebbero costruire anche in acciaio, ma resta un settore di nicchia.

in'oltre io non considero affatto ininfluente l'effetto della fatica su un telaio in alluminio, crepe dietro al movimento centrale o fratture nei pressi delle saldature dei tubi lunghi spossono derivare da fatica.

Prodotti MTB scontati

 

[ginogino]

Ho letto da qualche parte che per montare efficacemente le manopole sui manubri in carbonio è bene usare una specie di frenafiletti per carbonio, è uno spray che rende la superficie lievemente ruvida, senza danneggiare il materiale (è anche removibile). Questo spray per accoppiamento va bene non solo x le manopole, ma anche x attacco manubrio, telaio/reggisella, e consente di utilizzare copie di serraggio + basse avendo comunque l'effetto voluto.

esempio [url]http://www.componentsbike.com/index.php?main_page=product_info&cPath=81&products_id=492[/URL]

E' corretto, anche se non credo che sia quello indicato da schiesa, infatti quello di mariposa lo vedo più come una specie di colla ed esiste pure il prodotto apposta per farlo sciogliere:

[url]http://www.componentsbike.com/index.php?main_page=product_info&cPath=81&products_id=493[/URL]

il vero grasso per carbonio, contiene delle microscopiche palline di materiale platico, che sotto carico tendono a deformarsi garantendo un serraggio sicuro.

 

[Er Cerqua]

...da aggiungere pero` che per le leghe che equipaggiano i modelli "top di gamma" di Specialized (lega M5) piuttosto che Trek (lega proprietaria Gary Fisher ZR9000 con "drogaggio" tramite elemento, lo zirconio, utilizzato anche nei materiali ceramici) sono appartenenti a varianti della famiglia 7000 (la 7050 e.g.).
Trek impiega leghe derivate ed appartenenti alla serie 6000 (che e` piu' facilmente idroformabile) nelle hardtail serie "6".
Grazie.

Marco1971.

più facilmente idroformabile e malleabile, quindi più ''fragile''
molti telai costano di più anche perchè si usano leghe più ''dure da idroformare'' e più resistenti alle sollecitazioni.

 

[Er Cerqua]

un'altra cosa che mi sento di dire è che c'è fibra e fibra. ci sono fibre miste di carbonio e kevlar che si usano proprio per evitare fratture fragili.
in caso di shock oltre snervamento con questi materiali si compromette la resistenza ma non si ha necessariamente una frattura netta del pezzo.

altra cosa che sta prendendo piede è l'utilizzo di schiume strutturali, applicate sia all'alluminio che al carbonio hanno effetti sulle proprietà di un telaio.

un terzo elemento che si è ignorato è la moda. ottimi telai si potrebbero costruire anche in acciaio, ma resta un settore di nicchia.

in'oltre io non considero affatto ininfluente l'effetto della fatica su un telaio in alluminio, crepe dietro al movimento centrale o fratture nei pressi delle saldature dei tubi lunghi spossono derivare da fatica.

l'acciao è più pesante e più flessibile....per ottenere la stessa rigidità si dovrebbero usare spessori maggiori che comportano ancora più peso..

 

[Marco1971]

più facilmente idroformabile e malleabile, quindi più ''fragile''
molti telai costano di più anche perchè si usano leghe più ''dure da idroformare'' e più resistenti alle sollecitazioni.

...non c'è questo rapporto di proporzionalità diretta tra "facilità di idroformatura" (o meglio di "più facilità"...nel senso di relativamente più facile) e "fragilità" anzi tutt'altro.
Certo dipende in primis dal costruttore (Trek come altri, pochi invero, costruisce ad esempio i propri telai serie "4","6" patendo quasi dalla bauxite per arrivare al set di tubazioni da impiegare)...
La bicicletta di mia madre "da supermercato" (una pseudo mtb da donna) sbandiera scritte vistose sul telaio avvertendo che hanno impiegato una lega serie 7050 (ed anche qui teoricamente sarebbe tutto Ergal...teoricamente).
La lega 6061-T6 con vari trattamenti termici ed di invecchiamento accelerato può benissimo produrre (con un pizzico di pepe, sale, rosmarino dato che la varietà di leghe di alluminio esistenti è enorme...basta variare la percentuale di un alligante per cambiare le caratteristiche della lega) un telaio molto superiore come rigidità e resistenza a quelle di un telaio "fatto male" ottenuto partendo da una lega base serie 7xxx.
L'idroformatura insieme alla progettazione "migliorata" (a suon di analisi ad elementi finiti) ha permesso quanto meno nelle hardtail e nelle all-mountain meno esasperate di eliminare le fazzolettature di rinforzo...presenti alla congiunzione del tubo sterzo, obliquo e superiore...
Fazzolettature che erano presenti sino a non più di quattro o cinque anni fa anche sulle hardtail da XC in lega di alluminio...
Grazie.

Marco1971.

 

[oneloop]

il gruppo 7000 delle leghe di alluminio è caratterizzato dal fatto che l'Al è alligato con zinco e magnesio a differenza del gruppo 6000, che contiene silicio e magnesio; il gruppo 7000 è quello che raggiunge le proprietà meccaniche migliori, tant'è che le leghe di questo gruppo vengono anche utilizzate in ambito aerospaziale; l'unico svantaggio è un aumento leggero del peso, pienamente giustificato dal notevole incremento delle proprietà meccaniche!!!(secondo me)

ecco un esempio:(fonte "wikipedia")

Denominazione lega - densità - carico di rottura - carico di snervamento - modulo elastico

7075-T6 - 2.810 kg/m3 - 572 MPa - 503 MPa - 71,7 GPa
7175-T66 - 2.800 kg/m3 - 590 MPa - 520 MPa - 72 GPa
6061-O - 2.700 kg/m3 - 124 MPa - 55,2 MPa - 68,9 GPa

se vuoi altre info: [url]http://it.wikipedia.org/wiki/Leghe_di_alluminio[/URL]

ciao!!!!

La grossa differenza è che la serie 6000 deve essere trattata termicamente (riscaldamento in forno).
Dopo questo trattamento ("solubilizzazione") o ulteriore riscaldamento a temp. più basse ("invecchiamento") le sue caratteristiche sono stabilizzate anche nelle zone saldate.

Le caratteristiche sono praticamente le stesse alla fine (rigidezza, peso specifico), ma cambia la "lavorabilità". Ecco che con le serie 6000 (che sulla carta sono leggermente inferiori) si riescono a fare telai con spessori un pelo più sottili, ma ugualmente resistenti. Ecco perchè spesso è una serie usata per i top di gamma.

Scusa Ser, non capisco in pieno! Forse sbaglio, ma mi pare che è la cosa contraria che ha postato Tonaz qui sopra(fonte wikipedia)

 

[Ser pecora]

Scusa Ser, non capisco in pieno! Forse sbaglio, ma mi pare che è la cosa contraria che ha postato Tonaz qui sopra(fonte wikipedia)

Penso siano dati al netto dei trattamenti.
Il resto lo spiega bene marco qua sopra.

 

[Er Cerqua]

...non c'è questo rapporto di proporzionalità diretta tra "facilità di idroformatura" (o meglio di "più facilità"...nel senso di relativamente più facile) e "fragilità" anzi tutt'altro.
Certo dipende in primis dal costruttore (Trek come altri, pochi invero, costruisce ad esempio i propri telai serie "4","6" patendo quasi dalla bauxite per arrivare al set di tubazioni da impiegare)...
La bicicletta di mia madre "da supermercato" (una pseudo mtb da donna) sbandiera scritte vistose sul telaio avvertendo che hanno impiegato una lega serie 7050 (ed anche qui teoricamente sarebbe tutto Ergal...teoricamente).
La lega 6061-T6 con vari trattamenti termici ed di invecchiamento accelerato può benissimo produrre (con un pizzico di pepe, sale, rosmarino dato che la varietà di leghe di alluminio esistenti è enorme...basta variare la percentuale di un alligante per cambiare le caratteristiche della lega) un telaio molto superiore come rigidità e resistenza a quelle di un telaio "fatto male" ottenuto partendo da una lega base serie 7xxx.
L'idroformatura insieme alla progettazione "migliorata" (a suon di analisi ad elementi finiti) ha permesso quanto meno nelle hardtail e nelle all-mountain meno esasperate di eliminare le fazzolettature di rinforzo...presenti alla congiunzione del tubo sterzo, obliquo e superiore...
Fazzolettature che erano presenti sino a non più di quattro o cinque anni fa anche sulle hardtail da XC in lega di alluminio...
Grazie.

Marco1971.

senza dubbio...non ho tenuto conto dei trattamenti successivi...
me nè sono uscito così perchè ho avuto esperienze dirette su quanto una lega del tipo 6xxx è più facile da piegare in una caduta rispetto ad una del tipo 7xxx..
non ero a conoscenza dei trattamenti successivi, per questo ho ''sparato'' in quel modo...
Alessio...

 

[tarcy]

non so se è stato detto, ma non mi pare. la differenza tra la lega scelta spesso è dovuta al diverso trattamento. una lega prevede un ulteriore trattamento dopo la saldatura, l'altra prevede il solo trattamento delle tubazioni. per questo motivo chi effettua tutto in casa può sfruttare la prima mentre chi dovrebbe rimandare il telaio saldato dal produttore delle tubazioni per il trattamento post saldatura preferisce le seconde.

 

[Marco1971]

senza dubbio...non ho tenuto conto dei trattamenti successivi...
me nè sono uscito così perchè ho avuto esperienze dirette su quanto una lega del tipo 6xxx è più facile da piegare in una caduta rispetto ad una del tipo 7xxx..
non ero a conoscenza dei trattamenti successivi, per questo ho ''sparato'' in quel modo...
Alessio...

...ciao Alessio...
Le leghe di alluminio sono in numero enorme...varianti comprese...
Molte di quelle piu` pregiate potrebbero anche essere frutto di retroingegneria...
Per la serie 6xxx come hai giustamente detto sono molto importanti i trattamenti termici (soprattutto) successivi a cui viene sottoposto il materiale.
Grazie.

Marco1971.

 

[Alessandro Notari]

Ho cercato inutilmente un filmato su youtube dove, a mò di test, prendevano a martellate un telaio Cannondale in carbonio e poi un telaio Cdale in alluminio; mazzetta da 1.2 kg, prima che il telaio in carbonio evidenziasse rotture hanno dovuto picchiare 5 o 6 volte, quello in alluminio, dopo la prima martellata era già schiacciato!! questo per dire che secondo mè i telai in carbonio progettati e costruiti non da Mastro Geppetto ma da qualcuno all'altezza, sono molto più resistenti di quelli in alu, anche agli urti "fuori programma"!

 

[MXL]

Ho cercato inutilmente un filmato su youtube dove, a mò di test, prendevano a martellate un telaio Cannondale in carbonio e poi un telaio Cdale in alluminio; mazzetta da 1.2 kg, prima che il telaio in carbonio evidenziasse rotture hanno dovuto picchiare 5 o 6 volte, quello in alluminio, dopo la prima martellata era già schiacciato!! questo per dire che secondo mè i telai in carbonio progettati e costruiti non da Mastro Geppetto ma da qualcuno all'altezza, sono molto più resistenti di quelli in alu, anche agli urti "fuori programma"!

Secondo te e' piu' resistente perche' e' tornato nella forma originale?

Se hai letto i post precedenti, il problema e' che il carbonio se si rompe non si vede! E poi potrebbe cedere di schianto. L'alluminio si bozza, e' chiaro ma puoi vedere, constatare con mano il livello del danno.

Questi i fatti, poi se a uno piace piu' il carbonio, e' un altro discorso, l'ho avuto anche io un telaio in carbonio e mi si e' rotto solo il carro che era il alluminio

 

[Danybiker88]

Ho cercato inutilmente un filmato su youtube dove, a mò di test, prendevano a martellate un telaio Cannondale in carbonio e poi un telaio Cdale in alluminio; mazzetta da 1.2 kg, prima che il telaio in carbonio evidenziasse rotture hanno dovuto picchiare 5 o 6 volte, quello in alluminio, dopo la prima martellata era già schiacciato!! questo per dire che secondo mè i telai in carbonio progettati e costruiti non da Mastro Geppetto ma da qualcuno all'altezza, sono molto più resistenti di quelli in alu, anche agli urti "fuori programma"!

Chi ti dice che dopo la prima martellata il telaio non si fosse già lesionato internamente o crepato?

L'alluminio invece si è bozzato, ma ad esempio saresti potuto tornare a casa.

 

[Alessandro Notari]

Secondo te e' piu' resistente perche' e' tornato nella forma originale?

Se hai letto i post precedenti, il problema e' che il carbonio se si rompe non si vede! E poi potrebbe cedere di schianto. L'alluminio si bozza, e' chiaro ma puoi vedere, constatare con mano il livello del danno.

Questi i fatti, poi se a uno piace piu' il carbonio, e' un altro discorso, l'ho avuto anche io un telaio in carbonio e mi si e' rotto solo il carro che era il alluminio

no, non credo che si fosse rotto, se non dopo un certo n° di martellate, altrimenti, se avesse ceduto alla prima o alla seconda, alla terza si sarebbe spezzato visivamente, mentre invece hanno continuato a picchiare per un altro pò prima di vedera la rottura.

 

[Alessandro Notari]

Chi ti dice che dopo la prima martellata il telaio non si fosse già lesionato internamente o crepato?

L'alluminio invece si è bozzato, ma ad esempio saresti potuto tornare a casa.

Non si è bozzato, si è proprio completamente schiacciato a mò di lattina!!!
Devo proprio trovarvelo quel video, era su un forum ma non ricordo se era BDC o Lightbike Il problema è che sono in ufficio e abbiamo un filtro sul server che mi impedisce di vedere Youtube

 

[MXL]

Non si è bozzato, si è proprio completamente schiacciato a mò di lattina!!!
Devo proprio trovarvelo quel video, era su un forum ma non ricordo se era BDC o Lightbike Il problema è che sono in ufficio e abbiamo un filtro sul server che mi impedisce di vedere Youtube

Quel video l'ho visto anche io tempo fa, l'effetto lattina di solito e' sulle bici tipo xc una volta ho preso in mano il telaio in al di una scale, fletteva - lateralmente - come una lattina davvero!
Un telaio da am in su non dovrebbe fare quel verso li, la mia blur e' massiccia in confronto ad una scale, per fare un esempio. Seguendo questa logica ritengo che anche in telaio AM in carbonio sara' analogamente piu' resistente, pero' con un botto forte l'alu vedi che s'e' fatto, col carbonio rimarrai nel dubbio.

[edit] il video e' questo:
YouTube - cannondale taurine vs hammer

 

[ak-47]

sto video lascia il tempo che trova... se n'è parlato molto in un topic mo vedo se lo ripesco


/edit ecco qui:
http://www.mtb-forum.it/community/forum/showthread.php?t=143496

14 paginette, have fun.

 

[Danybiker88]

Ripeto: quel telaio in alluminio non è mica spaccato

Comunque questi test lasciano il tempo che trovano perchè:

- le mazzate non sono della stessa entità. Si vede che sull'alluminio ci va giù subito pesante, mentre sul carbonio all'inizio è molto più leggero.

- la mazzetta piatta non è assolutamente assimilabile ad una pietra. Bisognerebbe utilizzare un punteruolo perchè una sollecitazione distribuita su una superficie ampia è diversa da una sollecitazione su una superficie ridotta.

Bisognerebbe poi vedere dopo la prima mazzata come si comporta il telaio se sollecitato. Come detto il carbonio può essere esternamente perfetto, ma lesionato internamente.
Capita spesso di cadere, prendere una botta in un determinato punto e non notare alcun danno. Poi dopo qualche uscita il telaio si spacca proprio dove ha preso la botta perchè danneggiato internamente.

Questo video comunque non fa altro che confermare quanto detto in precedenza: l'alluminio se si danneggia si vede, il carbonio no.

 

[MXL]

Questo video comunque non fa altro che confermare quanto detto in precedenza: l'alluminio se si danneggia si vede, il carbonio no.

 

[bikerciuc]

al di là di ogni considerazione Alluminio vs. Carbonio, dove è chiaro che ognuno la pensa ed è libero di pensarla come gli pare...

statisticamente mi piacerebbe sapere quanti telai da mtb si spaccano in un anno per qualsiasi causa (urto, difetto di fabbricazione, uso improprio etc)...

io non credo che siano poi così tanti... così come non credo che le cadute con conseguente bozzatura del telaio su una pietra siano percentualmente così elevate... certo può capitare che il telaio si spacchi e di cadere e sfrantecarlo su una pietra... ma nell'eventualità mi preoccuperebbe molto di più la sorte dei mei arti, della mia schiena e della mia capoccia...