Telai in alluminio e caratteristiche meccaniche
6 ottobre 2006
La questione alluminio è piuttosto controversa. E’ vero che ci sono diversi tipi di leghe e generalizzare è rischioso, però la discussione può essere interessante.
Mi scrive Paolo da Milano:
«Egregio Signor Rubino Non capisco perche’ si continui a dire che i telai in alluminio perdono di caratteristiche meccaniche col passare del tempo; quasi a suggerire che il telaio diventa meno rigido mano a mano che lo si usa. Questo non e’ possibile perche’ il modulo elastico del materiale non cambia con il tempo e quindi non muta la rigidita’ del telaio stesso. Quello che accade e’ che l’alluminio non ha un limite di resistenza a fatica e che quindi a lungo andare (decenni) il telaio si rompera’, al contrario, ad esempio dell’acciaio. Pero’ non e’ possibile che un telaio in metallo diventi piu’ flessibile (meno rigido) con l’uso normale; intendendo cioe’ che le sollecitazioni a cui e’ sottoposto il telaio non superino il limite di elasticita’ del materiale. Se qualcuno dice che il telaio e’ diventato piu’ morbido delle due l’una: 1) Si e’ abituato al nuovo telaio e gli sembra piu’ flessibile 2) Le sollecitazioni sono state eccessive e in alcune parti si e’ superato il limite di elasticita’ del materiale rovinando cosi’ i tubi. Cordiali saluti».
A onor del vero la mia esperienza è che il telaio in alluminio perde davvero in rigidità con il tempo. La prova più che il telaio in vendita è nei telai speciali che vengono forniti ai corridori. Telai superleggeri che dopo un uso intenso ma breve (pochi mesi) vengono sostituiti proprio per i motivi di cui sopra.
Tempo fa una professoressa di meccanica dei materiali mi ha spiegato che nel tempo si modifica la microstruttura della lega e quindi il comportamento del materiale. Però mi rimetto a chi ne sa più di me (in effetti so poco di meccanica dei materiali e, anche sul sito, ho riportato quanto affermato in maniera più o meno univoca, dai costruttori).
Pubblico l’intervento per aprire la discussione…
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4 Comments
1. Cesare | 8 ottobre 2006 at 22:13
In effetti anche io stento a capire perchè all’alluminio dovrebbe avere questa tendenza all’invecchiamento.
Da anni ormai questa lega sta prendendo piede anche in campo automobilistico e l’Audi con i suoi telai in alluminio è una realtà ormai. E credo che il telaio di un’automibile abbia sollecitazioni maggiori da sopportare di quello di una bicicletta.
2. stefano | 9 ottobre 2006 at 14:17
Le varie lege d’alluminio a differenza dell’acciaio si snervano e poi si rompono a valori meccanici pressochè uguali, circa 4.000 kg/cmq.
Se per l’acciaio aveva senso ricercare la lega migliore, variando i carichi di rottura del materiale da 4.000 a 14.000 kg/cmq, e quindi spendere di più per ricercare la legerezza ( mantenendo comunque la resistenza a flessione/torsione) che senso ha questo per l’alluminio?
Non trovo vi sia proporzionalità fra i costi e i benefici
3. Cesare | 9 ottobre 2006 at 15:49
http://www.alcandistribuzione.it/alluminio/manuale/caratteristiche/presentazione.asp
a questo link si trova un’interessante descrizione delle proprietà dell’alluminio
4. Paolo | 23 ottobre 2006 at 19:34
Gent.mo Signor Rubino
Lei mi dice che e’ sua esperienza che i telai in alluminio perdono rigidita’ col passare del tempo, cosa avallata anche dai costruttori.
Una procedura corretta per dimostrare tali affermazioni e’ ad esempio la seguente.
1) Il telaio nuovo e’ dolcemente rodato per 1000-2000 Km al fine di eliminare sforzi residui dovuti alla saldatura ed essere sicuri che il processo di invecchiamento della lega sia compiuto.
2) Una volta rodato e’ posto in una dima e sottoposto a forze ben determinate.
La deformazione del telaio in seguito a tali forze e’ misurata.
3) Il telaio e’ poi utilizzato dal ciclista.
4) Il telaio e’ rimesso nella stessa dima e sottoposto alle stesse forze. Le deformazioni sono misurate.
A questo punto, se le deformazioni misurate al punto 4) sono maggiori di quelle misurate al punto 2), si puo’ dire che il telaio e’ diventato piu’ flessibile.
Quindi, per dimostrare se il telaio e’ o no piu’ flessibile (meno rigido), non ci si puo’ basare su sensazioni ma solo su misure quantitative.
Ora bisogna capire perche’ il telaio e’ diventato piu’ flessibile, se lo e’ diventato.
Grosso modo la rigidita’ di un telaio e’ data dal diametro dei tubi e dal modulo elastico del materiale. Piu’ e’ grande il diametro e piu’ e’ grande il modulo elastico piu’ e’ rigido il telaio.
Un telaio puo’ diventare piu’ flessibile per due ragioni:
- diminuzione del modulo elastico
- danneggiamento delle tubazioni durante l’uso per processo di fatica oligociclica (detta in inglese Low Cycle Fatigue).
Dalla letteratura in mio possesso (non molta invero) il modulo elastico dell’alluminio non cambia nel tempo. Il cambiamento della struttura cristallina della lega non influisce apprezzabilmente sul modulo elastico e quindi sulla rigidita’.
Di conseguenza sembra che il telaio sia piu’ flessibile perche’ i tubi si danneggiano durante l’uso. In effetti un telaio in alluminio, per avere una vita a fatica paragonabile a quella di un telaio in acciaio, dovrebbe pesare 0,95-0,97 volte un telaio in acciaio. Poiche’ invece i telai in alluminio pesano molto meno di uno in acciaio e’ chiaro che avranno una vita a fatica molto
minore.
Quindi la colpa non e’ da attribuire all’alluminio, ma al costruttore che, volendo il telaio piu’ leggero possibile, lo sottodimensiona e quindi ne riduce grandemente la vita a fatica.
Lo stesso fenomeno di grande riduzione di vita utile del telaio accadrebbe anche con telai in acciaio e in titanio (si proprio con il titanio che molti credono essere eterno, mentre non lo e’) se questi fossero superleggeri come quelli in alluminio.
Tra i cicloamatori che conosco ci sono possessori di telai in alluminio che hanno anche 60000 km, senza che mostrino danneggiamenti o sensazioni di perdita di rigidita’. Io stesso ho un telaio in alluminio dal 1998 e ci ho fatto anche tre anni di pave’. Pero’ se lei li pesa, pesano in pratica quanto un telaio in acciaio (1,4-1,6 kg).
Cordiali saluti
Paolo