titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

[flandern95]

hallo leute

habe im crosser eck mal wo mitgefaselt.
da gings um:

http://www.rennrad-news.de/forum/showthread.php?t=48840
thema : Tauschen einer Carbongabel nötig?

da wurde das bruchverhalten von carbon diskutiert.

ich bin der meinung: titan ist wahrscheinlich einer der besten werkstoffe neben carbon, nur leider zu teuer( da zuwenig verbaut)

was sagt ihr

 

[Aero-Ing]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

"Titan" ist natürlich ein weites Feld. Insbesondere im Bruchverhalten gibt es da eklatante Unterschiede zwischen den Legierungen.
Beim Fahrrad würde ich aber CfK (Carbon) als überlegen betrachten, bei richtigem Einsatz kann es noch leichter und steifer sein. De überlegenen Eigenschaften des Titan hinischtlich Korrosion und Wärmebeständigkeit werden ja nicht benötigt.
Über Komfort oder so beim Fahren kann ich aber keine Aussage treffen.

 

[Mr.Digger]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

habe Alu-Renner und einen Titanrenner. Der Titan fährt sich deutlich komfortabler. Unebenheiten werden nahezu weggebügelt (Kopfsteinpflaster) Über mangelnde Steifigkeit kann ich nicht meckern.
Mit Carbon habe ich als Rahmenmaterial keine Erfahrungen.

 

[Sachsentour]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

contra Alu: hässlich

 

[ChrisH]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Apropos Gabel und Bruch:
Hier war doch kürzlich in einem Fred die Beschreibung von jemandem, dessen Bekannter bei einer schnellen Abfahrt bemerkte, dass das Rad sich irgendwie weich anfühlt. Unten angekommen hat er nachgeschaut, der Carbonschaft war teilweise von der Gabelkrone gerissen und das Rad ließ sich bis zum Unterrohr nach hinten biegen

Habe mal einige Titanrahmenbauern ganz kurz auf Titangabeln angesprochen, die winkten dann ab und meinten, Titan wäre dafür nicht geeignet.
Kocmo und Omega (vermutlich die gleiche Quelle wie Kocmo) verteiben aber Titangabeln, und wohl schon länger. Hat Morati nicht auch welche?
Ich bin doch wieder auf die Stahlgabel zurückgekommen. Die ist natürlich schwerer als ein (vernünftig gemachte) Carbongabel, aber unempfindlich und hat ein viel besseres Verhältnis von Längselastizität (Komfort) zu Quersteifigekeit. Eine hierin überzeugende Carbongabel habe ich überhaupt noch nie gesehen, - was vermutlich daran liegt, dass Carbongabeln nur auf Gewicht optimiert werden, nicht auf technische Eigenschaften.

 

[flammberg]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

contra Alu: hässlich

Was Ingmar hier anspricht, trifft und ist mein Hauptvorbehalt gegenüber modernen Rennrädern: die unförmig und überproportioniert erscheinenden Rahmenrohre, die mit ihren großen Querschnitten auf die geringeren Festigkeit gegenüber Stahl ausgleichen müssen. Die grazile Anmutung eines Stahlrahmens ergibt ein unvergleichlich schöneres Gesamtbild und selbst das einfachste Stahlrennrad des unteren Preissegmentes übertrifft in diesem rein ästhetischen Aspekt jedes moderne Aluminiumrennrad. Natürlich kann man bei eine Frage, die auch persönlichen Geschmack berührt, kaum zu einer allgemeingültigen Antwort kommen und gewiß werden einige dicke Rohre schätzen, so wie dicke Beine, aber die meisten Rennradfahrer lieben es schlank und rank. Es muß also etwas Wahrheit darin liegen, daß es besser aussieht.
:love:

 

[Sachsentour]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Für mich ist das eine Frage der Rahmengröße. Ich fahre einen 62er Rahmen und bin froh, dass die Alurohre etwas dicker sind. Das sieht einfach stimmiger aus. Was kleine Rahmen betrifft, da kann ich dir vorbehaltlos zustimmen!

 

[NobbyNobbs]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Also ich fahre auch RH 62 bzw. 63 und finde auch in der Grße Stahl wesentlich eleganter. Die Disproportion zwischen schmalem Sattelrohr und Ober- und Unterrohr mit ihren deutlich größeren Durchmessern bleibt ja auch bei der großen Rahmenhöhe erhalten.
Wobei ich das 'hässlich' von Ingmar so auch nicht unterschreiben würde, und schon gar nicht so generell. Finde aber die meisten Stahlrahmen schöner als die meisten Alurahmen.

 

[Aero-Ing]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

die mit ihren großen Querschnitten auf die geringeren Festigkeit gegenüber Stahl ausgleichen müssen

Wenn mans könnte würde man auch Stahlrahmen mit großen Rohrquerschnitten bauen. Diese hätten dann (bei gleichem Gewicht und gleicher Steifigkeit wie ein Alurahmen) aber so dünne Wände das die Rohre sofort Beulen würde wenn sie auf Druck beansprucht werden.
Große Rohrdurchmesser bei kleiner Wandstärke ist halt von der Theorie her leichter. Man könnte vermutlich auch einen Alurahmen bauen mit schmalen, dickwandigen Rohren, aber die wären dann nicht leicht als Stahlrahmen.
Was ich sagen will: Die großen Rohre sind ein feature kein Bug ;-)
Ich find beides sieht gut aus. Ist halt wie ein altes Auto gegenüber einer modernen Windkanalflunder.

 

[xrated]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Ich finde es immer fantastisch wenn Carbonrahmen wegen ihrer Steifigkeit gelobt werden sollen aber dann gleichzeitig besser als Alu federn sollen.

Wie geht das, die Belastung beim dämpfen durch unebenheiten und durch den Antrieb ist doch die selbe.

 

[Bonanzero]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Vom Aussehen her würde ich auch eine alte Windkanalflunder einer modernen vorziehen.
Aber, um mal zum Thema zurückzuschweifen, kann ich auch nur sagen, dass Stahl wohl das gutmütixte Material ist, das am besten beherrschbar ist (vom Verarbeiten wie auch vom fahren her) und am wenixten Probleme bringt, wenns mal nicht mehr gebraucht wird. Man kann sich ja sogar die Energie zum Einschmelzen sparen, indem man Lampen oder Kerzenständer draus baut.
Wie sieht es mit dem Energie- und Ressourcenverbrauch bei der Titanherstellung aus? Ich hab mal vor langer Zeit gelesen, dass da giftige Substanzen im Spiel sind. Das hat mir nachhaltig die Luft auf Titan vergällt. Ich selber habe den Eindruck, dass Titan weicher ist als Stahl. Es gab auch Probleme mit Titanteilen, z.B. Hohlaxen bei Naben oder Tretlagerwellen. Es lag bestimmt auch an der Legierung, aber das beseutet doch, dass man nicht einfach irgendein Titan für irgendein Teil nehmen kann.
Wenn man mal im Thema "Technik und Leichtbau" liest, was da so über CFK-Teile (nicht nur Rahmen) geschrieben wird, da wird einem Anxt. Ein Stahlrad kann man auch ohne spezielle Montagepasten und Drehmomentschlüssel aufbauen, so dass es hält. Etwas Gefühl ist freilich auch hier geboten.
Die Eigenschaften von Alu sind ja schon beschrieben worden. Ich will mal nicht näher auf das Aussehen eingehen (es gab auch mal schöne Alurahmen), rein funktionell ist ein Alurahmen ein Verschleißteil, ein Stahlrahmen eine Investition.
Wer Rennen fährt, ist mit CFK nicht gerade gut bedient, es sei denn, er fährt immer vorneweg und ist damit nicht sturzgefährdet oder er hat einen Materialsponsor. Wer aber für sein Material selber aufkommen muss, für den ist es ein teurer Spaß. Da ein gebrochenes oder beschädigtes CFK-Teil nicht wirklich entsorgbar ist, sollte der Einsatz dieses Materials in engen Grenzen bleiben. Wie lange hält so ein CFK-Rahmen eigentlich?
Die meisten von uns fahren keine Rennen, also kanns ums Gewicht egal sein, es sollte daher auf möglichst gute Haltbarkeit und Belastbarkeit ankommen. Hier ist Stahl wohl unschlagbar. Manche Teile kann man aus anderen Materialien bauen, aber wo Reibung auftritt und Verschleiß, da ist Stahl nach wie vor erste Wahl. Oder hat schonmal jemand eine Alukette gesehen?

 

[Bonanzero]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Ich finde es immer fantastisch wenn Carbonrahmen wegen ihrer Steifigkeit gelobt werden sollen aber dann gleichzeitig besser als Alu federn sollen.

Wie geht das, die Belastung beim dämpfen durch unebenheiten und durch den Antrieb ist doch die selbe.

Der Antrieb belastet den Rahmen, die Fahrbahnunebenheiten die Gabel. Da kann es schon sein, dass die Gabel besser federt als der Rahmen. Alu ist ein eher homogener Werkstoff, der in eine bestimmte Form gebracht ist. CFK hingegen ist ein mit Harz zusammengehaltener textiler Werkstoff, also inhomogen und richtunxabhängig unterschiedlich belastbar. Rein theoretisch kann ich mir also schon sowas vorstellen. Aber man soll das BlaBla von Fachzeitschriften nicht immer für bare Münze nehmen. Die müssen ja irgendwas schreiben, was gekauft wird.

 

[Kharma]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Ich finde es immer fantastisch wenn Carbonrahmen wegen ihrer Steifigkeit gelobt werden sollen aber dann gleichzeitig besser als Alu federn sollen.

Wie geht das, die Belastung beim dämpfen durch unebenheiten und durch den Antrieb ist doch die selbe.

Du bist doch aum im TF angemeldet, oder?
Schreib dem MR Hyde eine PM, er wird Dir ganz genau erklären, warum das so ist.

 

[xrated]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Da wäre wohl interessant zu wissen wie hoch das Losbiegemoment bei beiden ist. Ich meine nicht eine Biegung die zu dauerhafter Beschädigung führt sondern das schwingen welches normal im Fahrbetrieb auftritt.
Das wird sicher auch eine Sache der Auslegung des Materials sein.

 

[Bonanzero]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

"Losbiegemoment"? Ich kenne nur ein Losbrechmoment, etwa bei Federgabeln, wo eine Bewegung erst ab einer bestimmten Kraft erfolgt, und zwar, nachdem sie die Haftreibung eines Systems überwunden hat. Beim Rahmen liegt ja sowas nicht vor.
Man stelle sich mal eine Nabe vor, bei der ein "Losrollmoment" nötig ist, um sie in Bewegung zu setzen.

 

[xrated]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Keine Ahnung wie der Fachbegriff heisst, aber ich hoffe man versteht was ich meine.

 

[Bonanzero]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

An die Federung eines Rahmens gegen vertikale Kräfte durch Schlaglöcher,u,ä., kann ich nicht glauben, das dürfte durch die Konstruktion (auch das vordere Rahmenviereck ähnelt oft mehr einem Dreieck) eher minimalst und nicht spürbar sein, bloß die seitliche Steifigkeit merkt man da, weil da keine dreidimensionale Struktur der Biegung entgegensteht. Und da haben Stahlrahmen natürlich Nachteile durch ihre höhere Elastistizität, sprich können durch Resonanzschwingungen mit flattern anfangen. Das merk ich bei nem Basso Coral mit 80kg Mensch nicht, aber mit zusätzlichem Gepäck wirds eklig. Aber Knie ans Oberrohr legen soll ja helfen.

Hände am Lenker soll auch was bringen.

 

[xrated]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Soll ja Leute geben die finden das Carbonstützen besser federn als Alu, aber das ist wohl mehr Voodoo.

Es gibt doch auch Carbon Gabeln mit Vorlauf, allerdings nicht mit derart starken Winkeln wie sie viele Stahl Gabeln haben. Vielleicht nur eine Optiksache. Und bei Leichtbau Carbongabeln wäre das vermutlich eine potentielle Bruchstelle.

 

[ChrisH]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

........

EDIT: Jeder Hersteller könnte eine Art Federkonstante für seine Gabel angeben (da fehlt *mir* jetzt ein passenderes Wort), welche Verformung macht sie bei welcher Kraft. Das wäre sinnvoll.

Tour mißt doch Federraten für Gabeln:
Die messen die Gabel seitlich (also Seitensteifigkeit) und längs (also Komfort = Federrate als "Fahrwerksfeder"). Die Gabel wird dazu am Schaft eingespannt wie in einen supersteifen Rahmen, und dann mit einem schweren Gewicht in die jeweilige Richtung gezogen und die Auslenkung gemessen.

Der für mich überaus interessante Befund:
Praktisch ALLE Carbongabeln haben als Seitensteifigkeit nur 50 % (- ca. 70 %) der Längssteifigkeit, sind also seitlich weich, aber bockhart. Genau das Gegenteil sollte wünschenswert sein (wobei man die Gabel längs aber nicht zu weich machen darf, damit sie beim Bremsen nicht zu stark nach hinten federt).

Stahlgabeln sind etwas quadratisch ausgelegt, d.h. seitlich und längs etwas gleich steif..
Hier mal beispilehaft eine Testwert von einer Noblex-Stahlgabel:
längs 50 Nm/mm, seitlich 45 Nm/mm

Jetzt schlagt mal eine x-beliebige Tour auf und guckt euch die Werte für Carbongabeln an:

So sehen exemplarisch Carbongabeln aus:

sehr steife Carbongabeln:
längs 105 Nm/mm, seitlich 55 Nm/mm

sehr weiche Carbongabeln:
längs 65 Nm/mm, seitlich 29 Nm/mm

durchschnittlich steife Carbongabeln:
längs 80 Nm/mm, seitlich 45 Nm/mm

Carbongabeln mit günstigerem Verhältnis längs zu seitlich:
längs 75 Nm/mm, seitlich 50 Nm/mm

Kurz, Carbongabeln KÖNNEN seitlich steifer sein als Stahlgabeln, haben dann aber real nur die halbe Federrate in Komforrichtung.
Und sie können seitlich deutlich weicher sein als Stahlgabeln, und kommen trotzdem immer noch nicht an die Längs-Federraten von Stahlgabeln ran.

Ich habe in allen Tour-Tests in etwa 1,5 Jahren nicht eine einzige Carbongabel gefunden, die die Komfort-Federraten einer brauchbaren Stahlgabel erreicht (ich schreibe das mal absichtlich so, denn man kann natürlich bockharte Stahlgabeln bauen).

EDIT: Um Missverständnisse zu vermeiden, ich glaube nicht dass es am Carbon als Material liegt. Konstruierbar ist das sicher, - aber solche Gabeln gibt es nicht zu kaufen. Mein Eindruck: Es wird nur auf Gewicht hin optimiert, außerdem mit aerodynamischen Scheiden. Aber durch solche ovalen Scheiden ergibt sich automatisch das oben beschriebene ungünstige Steifigkeitsverhältnis.

 

[Bonanzero]

AW: titan stahl carbon : haltbarkeit , langlebigkeit, bruchverhalten

Das sind interessante Erkenntnisse. Danke dafür, das was mir bislang unbekannt.
Das ist sicher, wie du schon vermutetest, auf die geometrische Auslegung der Gabelscheidenprofile zurückzuführen. Wobei man eigentlich gerade bei CFK eine "Zonengabel" bauen könnte: oben steif, unten federnd, mit den passenden Querschnitten. Ich könnte mir das so vorstellen, dass man die Scheiden im oberen Bereich (sagen wir mal "Standbereich" dazu) einen dreieckigen Querschnitt haben könnten, der nahtlos in den unteren "Federbereich" mit rundem Querschnitt übergehen kann.
Es gab ja auch schon CFK-Rahmen, deren Kettenstreben als Feder ausgelegt waren (Arrow-MTB). Es sollte also gehen.
Das mit der Biegesteifigkeit beim Bremsen ist kein Problem, insofern wir eine Felgenbremse haben. Die Bremse steckt ja im stabilen Gabelkopf und genau da also findet die Krafteinleitung statt. Wenn der Gabelkopf stabil genug ist, (was man annehmen sollte), kann es nicht zu verformungen kommen.