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Tutto sulle biciclette in alluminio

Bikelife, Materiali, Meccanica • di

Bici in alluminio

Una bici da ciclismo urbano in alluminio. Da notare il diametro delle tubazioni, vi spiegheremo più avanti il perché…

Con l’alluminio non ci si fanno solo le lattine?. C’è chi lo considera un materiale povero, destinato alle biciclette per amatore o a chi non può permettersi la fibra di carbonio, oppure chi crede ancora nel suo sviluppo e nelle sue caratteristiche. Il discorso è ampio e le questioni prettamente tecniche si confondono con decisioni di tipo economico, esigenze aziendali, puro e semplice marketing o mode che arrivano e passano. Dopo aver raccontato l’acciaio e aver decantato la fibra di carbonio, è tempo di scoprire l’alluminio e cercare d’indovinarne il futuro partendo dal passato di questo materiale.

Indice
Cos’è l’alluminio
Storia dell’alluminio nel settore bici
Proprietà dell’alluminio
Perché un telaio in alluminio
Concludendo

Cos’è e come viene utilizzato


Bici in alluminio

Rottami di alluminio pronti per essere riciclati

Quello che viene chiamato semplicemente alluminio è in realtà una lega metallica formata in maniera principale da alluminio (un elemento che non si trova libero in natura ma che viene estratto da altre minerali, come la bauxite) e da altri elementi, detti elementi di lega, che vengono aggiunti per conferire al materiale caratteristiche ben determinate. Questo perché l’alluminio puro ha basse caratteristiche di resistenza meccanica, che vanno dunque rinforzate durante il processo di creazione della lega. Produrre un chilo di alluminio richiede 9 kilowatt di energia, un costo decisamente inferiore a quello necessario per produrre l’acciaio, ecco perché l’alluminio è vantaggioso in termini economici.

Nel mondo delle biciclette le leghe di alluminio più utilizzate sono la serie 6xxx e la serie 7xxx. La prima è una lega dolce principalmente composta da Alluminio, Magnesio, Silicio, con eventualmente presenza di Rame, Cromo o Piombo per migliorare la resistenza all’invecchiamento. Le leghe 6xxx risultano facilmente saldabili, resistenti alla corrosione e formabili (infatti spesso le tubazioni di questa lega sono realizzate tramite idroformatura). La seconda invece è una lega di Alluminio, Zinco e Magnesio, chiamata comunemente “ergal”. E’ la più resistente meccanicamente di tutte le leghe di alluminio, ha un recupero delle tensioni dovute alla saldatura migliore delle leghe della serie 6xxx. Infatti l’alluminio della serie 6xxx, dopo essere stato saldato, ha bisogno di subire un trattamento termico di normalizzazione (ovvero un processo di riscaldo e di raffreddamento a temperature e tempistiche controllate) per ripristinare le caratteristiche meccaniche originarie. La più utilizzata è la 7001, composta da Alluminio, Magnesio, Zinco e Rame, con tracce di Silicio, Manganese, Ferro, Cromo e Titanio. E’ molto saldabile e ha resistenze ad allungamento e a trazione eccellenti per il ciclismo.

La procedura di costruzione di un telaio in alluminio rispecchia a grandi linee quella di un equivalente in acciaio. C’è sempre il telaista che rileva le quote antropometriche del ciclista e le riposta su disegno, dopodiché applica le formule matematiche per ricavare le dimensioni del telaio. Infine ordina dal costruttore una serie di tubazioni in alluminio, che vengono tagliate a misura, sgolate e preparate per essere saldate assieme.

La metodologia di saldatura diverge da quella dell’acciaio. Se nel primo caso la più frequente è la saldobrasatura, ovvero un materiale con punto di fusione più basso viene “fatto scogliere” tra tubazione e congiunzione, nell’alluminio la saldatura avviente con processo TIG. Il TIG (Tungsten inert gas) è una procedura che sfrutta l’arco elettrico che scocca tra metallo da saldare ed elettrodo in lega di tungsteno. L’arco elettrico rimane protetto da un cono di gas inerte, di solito argon, che fuoriesce dalla pinza sulla quale è montato l’elettrodo. Con il TIG si ottengono saldature di elevata qualità, cordoni esteticamente molto belli e il gas protettivo impedisce l’ossidazione del cordone. Nel caso dell’alluminio, grazie alla tecnologia TIG, è stato possibile abbandonare le congiunzioni tipiche dei telai in acciaio, saldando direttamente tra loro le varie tubazioni, opportunamente lavorate.

Breve storia dell’alluminio nel mondo delle biciclette


Bici in alluminio

Una Alan in alluminio del 1983

I primi esperimenti sull’alluminio effettuato nel mondo delle biciclette sono avvenuti negli anni ’70, dove case ciclistiche dall’occhio lungo come Alan o Vitus, hanno deciso d’investire su questo materiale. Purtroppo hanno pensato semplicemente di convertire un telaio da acciaio ad alluminio, mantenendo inalterate le caratteristiche dimensionali e l’uso delle congiunzioni. Il risultato è stato un telaio molto leggero ma dalle scarsissime capacità di resistenza meccanica, quasi impossibile da utilizzare su strada. Per questo l’alluminio venne abbandonato per quasi tutta la decade dei ’70, fino a quando venne riscoperto dalle case ciclistiche americane. La Cannondale per prima credette in questo nuovo materiale e trovò la quadra (che spiegherò più avanti) per rendere stabile il telaio senza aggravarne il peso. Fu così che venne immessa sul mercato la prima bicicletta prodotta in serie con telaio di alluminio.


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Proprietà dell’alluminio


Bici in alluminio

Saldatore all’opera con elettrodo e bacchetta di apporto per saldatura a TIG

L’alluminio ha una densità (dovreste averlo imparato, ormai, ma ve lo ripeto: si tratta del rapporto tra peso di un materiale per unità di volume) che è circa 1/3 quella dell’acciaio (2.3 kg/dm3 contro i 7.85 dell’acciaio). L’alluminio di contro presenta una resistenza meccanica estremamente minore dell’acciaio (bassa resilienza, scarsa resistenza alla trazione, deformabilità). Per questo i primi telai, copiati da quelli in acciaio, non ebbero successo, poiché i progettisti scoprirono che la semplice sostituzione delle tubazioni di acciaio di un telaio con delle corrispondenti in alluminio comportava numerosi problemi di resistenza meccanica e di flessibilità. Per aumentare la rigidezza si sarebbe dovuto intervenire sullo spessore delle tubazioni, cosa che avrebbe reso vano il guadagno in termini di peso. Il problema è stato risolto mantenendo invariati gli spessori ma aumentando il diametro delle tubazioni (le cosiddette tubazioni “oversize” o fuori misura). Un’espressione semplificata infatti enuncia che al raddoppiare della sezione del tubo in alluminio la rigidità aumenta del suo cubo. In pratica aumentando la sezione dei tubi è stato possibile costruire telai con una rigidità superiore a quella dall’acciaio, con un peso diminuito di tre volte!

L’alluminio inoltre non arrugginisce, poiché la sua superficie è già di per sé ossidata da un film trasparente che lo rende insensibile alle insidie di acqua e vento. Inoltre è facilmente lavorabile alle macchine utensili, in quanto molto più tenero dell’acciaio, e richiede macchine meno potenti, numeri di giri più bassi, pressioni di lavoro inferiori. Non presenta nemmeno i problemi che si hanno quando si lavora il titanio, che deve essere tagliato o saldato in atmosfera protettiva, altrimenti l’ossigeno presente nell’aria si lega al materiale e ne indebolisce le proprietà.

Perché un telaio in alluminio?


Bici in alluminio

Una mtb front da 29” in alluminio: non pensiate che questo materiale non sia adatto all’uso gravoso!

Costruire un telaio in alluminio è più economico del suo corrispettivo in fibra di carbonio. La tecnologia di processo che permette la costruzione di telai in alluminio è molto più flessibile e abbordabile rispetto a quella del composito. Le tubazioni sono reperibili in commercio, la saldatura TIG è una tecnologia ampiamente diffusa e dalle attrezzature semplici, che una volta installata in officina non necessita di continue revisioni (come avviene invece per gli stampi per la fibra di carbonio) il costo principale sta nella progettazione e in tutto quello che ne consegue. Quindi il telaio in alluminio costa meno di uno in acciaio o in fibra di carbonio non perché questo sia meno pregiato, bensì perché per produrlo si hanno avuto costi minori.
E’ vero che l’alluminio ha caratteristiche di resistenza a fatica minori sia dell’acciaio che della fibra, per cui la durata di una bicicletta in alluminio è più corta rispetto alle corrispettive in altri materiali. Questo però è da valutare ponendo al centro dell’attenzione l’effettivo utilizzo di una bicicletta e gli sforzi alla quale è sottoposta.

Una convinzione ormai radicata nei ciclisti è quella che l’alluminio sia il materiale “di rimpiazzo” della fibra di carbonio. Molto spesso incontro, nelle mie uscite in mtb, incontro biker che osservano il mio mezzo e mi fanno i complimenti per l’allestimento (montato tutto da me) ma poi arrivano a dire: “ma scusa, è alluminio?”. E lo fanno come se il fatto di avere il telaio in alluminio ne sminuisse tutte le qualità. Ormai il marketing, le mode nate dal voler imitare il mondo delle corse professioniste oppure l’informazione superficiale hanno portato i ciclisti a credere che “se non è in fibra di carbonio allora l’hai presa al supermercato”. Questo non è vero, perché come ho già spiegato molte case ciclistiche propongono la medesima versione della bici sia in composito che in alluminio, per aumentare le vendite e rientrare prima dagli investimenti.

Dunque, arrivando al sodo, cosa posso guadagnarci nell’acquisto di una bici in alluminio:
Risparmio economico: l’abbiamo già detto, lavorare l’alluminio è meno costoso del composito, per cui si può acquistare una bella bici, montata con componenti onesti avendo a disposizione un budget inferiore;
Facilità di rivendita: pensateci bene, avete acquistato una bella bici in carbonio, poi per vari motivi non potete più usarla oppure volete cambiarla. Beh, venderla sarà difficile, perché c’è molta diffidenza sulla fibra di carbonio usata, si ha sempre paura che ci sia dietro la fregatura. Una bici in alluminio la si può vendere con più facilità, dato il prezzo abbordabile e la possibilità di controllare il telaio a occhio nudo;
Assenza del rischio di rottura di schianto: cos’è la rottura di schianto l’abbiamo raccontato nell’articolo sulla fibra di carbonio. L’alluminio non cede di schianto, in caso di caduta. Se un telaio non è bozzato esternamente, allora non è rovinato. Questo non può essere assolutamente certo con un telaio in composito;
Ottimo per iniziare: quando ho deciso di cimentarmi nella mtb, non sapevo se avrei amato o meno questo (che poi ho scoperto essere meraviglioso) sport. Per cui ho optato per un’onesta bici hardtail da 29″, tutta in alluminio. L’investimento è stato molto basso e con qualche mese di uscite è stato completamente ripagato.

Concludendo


Acciaio, fibra di carbonio, alluminio. E poi titanio, magnesio e materiali alternativi. Quanti materiali e quanta confusione. Se l’acciaio viene considerato ormai vecchio e superato, se la fibra di carbonio sembra essere diventato l’unico materiale valido, con l’alluminio come la mettiamo? Sarà dura, forse dovranno passare anni, ma penso che l’associazione “alluminio=bici scadente” verrà superata. Ci sono costruttori che ci credono e stanno proponendo prodotti molto validi.

Ma il mondo del ciclismo è soggetto a mode che influenzano il mercato e gli stessi ciclisti. Forse fra dieci anni tutti esalteremo i telai innovativi, come quelli di alluminio legato alla ceramica, o chissà quali altre soluzioni tecniche. Per ora posso solo dire che l’importante non è il materiale, bensì che vi mettiate il casco e usciate in strada. C’è un mondo tutto da scoprire in sella alla vostra bicicletta.







14 Risposte a Tutto sulle biciclette in alluminio

  1. Giovanni ha detto:

    Bell’articolo.
    All aluminum can ! ;) riciclate gente…riciclate!

  2. rosario limite ha detto:

    Io uso bici in alluminio, soprattutto Mtbike, da piu di 10 anni, 1 mese fa ho anche fatto il mio primo ciclo viaggio (ca.500 km) ……e sino ad oggi sono soddisfattissimo.

  3. Giuseppe ha detto:

    La densitá è il rapporto massa/volume (kg/m3), non volume/peso (kg/N). Il peso (forza peso) è una forza e si misura in Newton (N) e non in kg.

    • Omar Gatti ha detto:

      Ciao Giuseppe,
      la densità è il rapporto tra massa / volume e nell’articolo è indicato al contrario, grazie per la segnalazione.
      Sul peso si può esprimere la forza indifferentemente in kg che in N, basta moltiplicare i primi per 10 (è un’approssimazione, perché il realtà il valore è qualcosa sui 9,xxx) per ottenere l’equivalente in Newton. Quando effettui i calcoli di resistenza statica, come per esempio calcoli l’inflessione di una trave con due incastri, la forza applicata la esprimi in kg e successivamente la trasformi in N. Almeno, io faccio così, ma non è un dogma!

      Grazie per averci letto

      Omar

  4. marco ha detto:

    Bell’articolo, mi ha fatto piacere leggerlo. Son finito qui perche’ ho appena comperato una bicicletta usata con telaio in alluminio e mi stavo informando un tantino, avendo solo avuto bici in acciaio.
    Non sapevo che alluminio fosse sinonimo di basso prezzo con i ciclisti, per me che vengo dal mondo delle moto e delle macchine, l’alluminio e’ il materiale della mitica Ford GT40 o della Lotus 78 Formula One, due macchine da corsa che negli anni 60 hanno fatto storia proprio per la loro leggerezza. E che dire di tutti i cerchioni di moto e macchine, motori di tutti i tipi.. insomma quando mi hanno offerto sta bici non con il manubrio o con i cerchi ma con tutto il telaio di alluminio, non mi e’ parso vero! Ora non resta che lucidarlo a specchio! ciao.

  5. vittorio ha detto:

    Ho una domanda, è sicuro utilizzare un seggiolino portabimbo (tipo HAMAX), che viene fissato al tubo verticale, su una bici in alluminio o è meglio un telaio in acciaio?
    grazie, ciao

    • Omar Gatti ha detto:

      Ciao Vittorio,
      direi di no, l’importante è non serrare troppo. Un amico usa questo tipo di seggiolino su una mtb da cross-country da competizione, poiché è l’unica bici che ha, e non ha mai avuto alcun problema.

      Buone pedalate!

      Omar

  6. Fabio ha detto:

    Un telaio in alluminio criccato può essere risaldato o comunque rinforzato attraverso una nuova saldatura?

    • Omar Gatti ha detto:

      Ciao Fabio,
      certo si può fare, ma lo devi portare da uno che di mestiere salda telai in alluminio. Non puoi improvvisare con torcia e materiale d’apporto

      Buone pedalate!

      Omar

  7. Roberto ha detto:

    Ciao a tutti,
    Io ho una bicicletta da corsa in alluminio Easton, con guarniture Campagnolo veloce 9v, quindi non proprio recente ,ma vi garantisco che e’ una signora bici ,voi che ne dite, sono solo ad apprezzarla perche’ e’ mia oppure e’ effettivamente una bici discreta?
    Grazie

  8. Roberto ha detto:

    Di nuovo ciao a tutti,
    Credo di essermi sbagliato nello spiegare, in realta’ la bici e’ in alluminio 7005 cioe’ in Ergal ed effettivamente e’ un materiale pregiato quindi mi sono risposto da solo.
    Comunque grazie dell’attenzione.

  9. klaus ha detto:

    Lo so… i ciclisti sono viziati e pieni di palle e fissazioni… è un dato di fatto, ma io anche il giorno che cambierò la mia vecchia MTB 26 con una 29 rimarrò fedele all’alluminio, intanto perchè è metallo e non plastica, e poi perchè salendo di prezzo si hanno comunque buone bicicletta anche in alluminio che visto che non siamo professionisti e non sarà la diffeenza di peso tra alluminio e carbonio a portarci su per le salite. Credo che rispetto al peso del telaio ( sempre paragonando buono con buone) possa essere vantaggioso risparmiare qualcosa a favore dell’alluminio per montare componenti più performanti. sulla mia ho avuto un vantaggio notevole montando ruote migliori con pneumatici tubeless, pur rimanendo sempre la solita front in alluminio da 1000 euro poco più, non so se gli stessi soldi li avessi impiegati per avere un modello in carbonio, avrei ottenuto lo stesso miglioramento.

    diverso il discorso “elasticità” del carbonio, chi fa Xc o escursioni toste, gradisce l’elasticità del telaio in carbonio rispetto alla rigidità dell’alluminio, soprattutto se patisce dolori di schiena

  10. lorys ha detto:

    Ciao, e da un paio d’anni che ho iniziato a praticare MTB e acquistando una prima MTB base mi sono innamorato di questo sport ma da un paio di mesi ho aquistato una XC alluminio triplo spessore da 29 mono 12v, ragazzi e un puro divertimento sicuramente una MTB in carbonio avrà i suoi vantaggi ma per quel uso amatoriale non ne vale la pena, grazie per l’articolo molto bello

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