Fietsframes: welk materiaal?

Fietsframes bestaan meestal uit staal, aluminium, carbon of titanium. Allemaal hebben ze hun eigen specifieke eigenschappen:
 
Materiaal
 Densiteit
 Stijfheid
 Rek
 Sterkte
 Impact
 Corrosie
STAAL
  3
 3
  7-14 %
 90-130 KSI
  2
  4
 TITANIUM
 1,5
 1.5
  20-30 %
 120-160 KSI
  1
  2
 ALUMINIUM
 1
 1
  4-12 %
 40-70 KSI
  3
  3
 CARBON
 0,7
 1 - 1.3
  2-7 %
 110-130 KSI
  4
  1
 
Legende:

De densiteit is het gewicht bij een gelijk volume. Een racefiets met een stalen kader is het zwaarst, titanium en aluminium zijn wat lichter en carbon is het lichtste.

Stijfheid (of elasticiteitsmodulus) geeft weer hoeveel het materiaal meegeeft onder dezelfde druk. Hoe hoger de waarde, hoe stijver het materiaal.

De rek (of elasticiteit) bepaalt hoever een materiaal kan buigen of uitrekken voor het breekt. Een hogere elasticiteitsgrens heeft en een hogere veiligheidsfactor.

De sterkte geeft weer hoe hoog de spanning mag worden vooraleer plastische vervorming optreedt. Hoe hoger de spanning mag worden vooraleer plastische vervorming optreedt, hoe sterker het frame.

De impactweerstand definieert in hoeverre het materiaal invloed ondervindt van een inslag bvb. steenslag. Hoe lager de waarde, hoe hoger de weerstand.

Corrosieweerstand geeft de gevoeligheid weer van het materiaal ten opzichte van chemische invloeden (oxidatie) en weersomstandigheden. Hoe lager de waarde, hoe hoger de weerstand.

Besluit:

Staal is een pak zwaarder dan de rest, maar is stevig, duurzaam en relatief onkwetsbaar. Het relatief hoge gewicht kan een nadeel zijn als je bergop moet, hoewel stalen frames de voorbije jaren opmerkelijk lichter zijn geworden.

Aluminium is licht, duurzaam, relatief goedkoop en daarom ook een populaire keuze. Er worden tientallen legeringen op de markt gebracht, alle met zijn voor en nadelen. Sommige buizen hebben een grotere diameter om het oppervlak te vergroten van de las.
De grotere diameters geven een sterk en robuust uiterlijk, maar zijn nefast voor de elasticiteit van het frame.
Carbon is nog lichter dan aluminium en ook comfortabeler om mee te rijden, want het absorbeert en transporteert schokken beter. Ondanks het lichtgewicht biedt carbon precies genoeg stijfheid. Een volledig carbon kader is echter vrij duur, daarom is een aluminium frame met een carbon voor- en/of achtervork een goed alternatief.
Ook titanium vind je doorgaans terug in de duurdere prijsklasse. Dit materiaal wordt geroemd om zijn lange levensduur en comfortabel rijgevoel. Met titanium worden lichte en stijve frames gebouwd die heel comfortabel zijn, omdat ze trillingen dempen. Nog een pluspunt: titanium roest niet en is krasbestendig, waardoor je frame langer mooi blijft.
P.S. (1) Er bestaan ook Magnesium frames, maar op kleine schaal. Deze frames worden in één stuk gegoten, omdat dit materiaal niet kan gelast worden. Eventuele gietfouten kunnen dus niet weggewerkt worden. Magnesium is moeilijk te verwerken, erg corrosiegevoelig en nog minder stijf als aluminium

P.S. (2) Sommige merken monteren fietsen met Composiet frames. Composiet betekent ‘samengesteld’. Hiervoor worden (carbon)vezels gecombineerd met (kunststof)-hars. Het is een poging om de elasticiteit van het carbon frame te verhogen. Dit lukt in beperkte mate, maar de prijs is momenteel veel te hoog.

Useful links: