Save the steel: tutto sulle bici in acciaio

Sembra il titolo di una canzone dei Manowar, gruppo metal americano che mette la parola acciaio in quasi ogni frase, lo so. In realtà oggi vorrei raccontarvi di un vecchio materiale per biciclette che all’improvviso è diventato pesante e inutile. Per parlarvi dell’acciaio e delle sue virtù, parto da una domanda: siete sicuri che i telai in carbonio alto modulo, pensati per ciclisti di vent’anni, nel pieno della forma, allenati e pagati per andare forte e farlo per centinaia di chilometri, con all’arrivo uno stuolo di allenatori, massaggiatori e nutrizionisti, siano la scelta perfetta per voi?

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Insomma, quando andate da un negoziante siete convinti di poter scegliere la bici giusta per voi oppure quella che il mercato vi fa credere essere la migliore?
Vediamo se alla fine di questo articolo sarete in grado di dare una vostra personale risposta.

Carattere d’acciaio

Una bicicletta da corsa d’inizio anni ’80. A quell’epoca l’acciaio la faceva ancora da padrone nella costruzione dei telai.

Una bicicletta da corsa d’inizio anni ’80. A quell’epoca l’acciaio la faceva ancora da padrone nella costruzione dei telai.

 

Ognuno di voi, ne sono certo, sa cosa sia l’Eroica: una corsa cicloturistica nella splendida Toscana, dove biciclette con parecchie primavere sulle spalle s’inerpicano lungo i saliscendi della valle del Chianti, tra strade bianche e buche nel terreno. Ebbene, tutte quelle biciclette hanno un telaio in acciaio, saldato con congiunzioni saldobrasate, probabilmente costruito a mano da un artigiano. E quei telai riescono a resistere alle sollecitazioni di 75km di strade bianche, salite e discese, pietrisco e buche, anno dopo anno. Perché? Appunto perché sono fatti d’acciaio.

Cos’è e come viene utilizzato

Un vecchio telaio in tubazioni Columbus Gilco, pronto per essere restaurato.

Un vecchio telaio in tubazioni Columbus Gilco, pronto per essere restaurato.

 

Per acciaio s’intende una lega metallica (ovvero un materiale formato da un minerale base “additivato” con minerali di lega per aumentarne le prestazioni) formata da ferro e carbonio, ottenuta tramite procedimenti metallurgici.

Vasche di trattamento per il decapaggio chimico delle tubazioni in acciaio, uno dei processi preliminari per la produzioni di tubazioni per telai ciclistici.

Vasche di trattamento per il decapaggio chimico delle tubazioni in acciaio, uno dei processi preliminari per la produzioni di tubazioni per telai ciclistici.

 

Le tipologie di acciaio sono innumerevoli e anche quelle per il ciclismo coprono un’ampia gamma di prodotti, che passano da quelli meno pregiati (Acciai dolci o hi-ten), a quelli destinati a biciclette da corsa, solitamente legati con molibdeno, nobio, vanadio o manganese (come il Chromoly), elementi incaricati a conferire caratteristiche precise di resistenza.

Fasci di tubi pronti per essere sottoposti a decapaggio chimico e in seguito a trafilatura meccanica per conformarli secondo le dimensioni desiderate.

Fasci di tubi pronti per essere sottoposti a decapaggio chimico e in seguito a trafilatura meccanica per conformarli secondo le dimensioni desiderate.

 

Un telaio viene realizzato partendo da tubazioni dell’acciaio desiderato, che vengono tagliate, sgolate e limate a misura per poi essere collegate assieme tramite congiunzioni. In realtà la costruzione di un telaio è la fase ultima di un lavoro che parte dal colloquio tra cliente e telaista, per la valutazione del tipo d’impostazione da dare al mezzo. Poi il telaista rileva (o si affida a ditte esterne) le misure corporee del ciclista, che vengono riportate su un disegno tecnico, calcolando le misure effettive attraverso formule matematiche. A noi, in questo articolo, interessa parlare dell’acciaio in quanto tale, per cui tralasceremo le parti preliminari, che vi racconteremo in futuri articoli. Dicevo, l’unione tra le congiunzioni e le tubazioni viene realizzata attraverso saldobrasatura: un materiale dal punto di fusione più basso viene “fatto sciogliere” all’interno della congiunzione, che solidificando unirà in maniera indissolubile i due pezzi. Una volta assiemato il telaio si passa alla realizzazione delle filettature e alla fresatura dei piani dei canotti sterzo e movimento centrale, per garantirne la perfetta planarità. Infine il telaio viene sabbiato per eliminare i residui di lavorazione e va in verniciatura.

Caratteristiche dell’acciaio

L’acciaio è sempre stato il materiale principe per la realizzazione dei telai, poiché le sue caratteristiche meccaniche e tecnologiche sono adatte per resistere alle sollecitazioni imposte dall’uso intensivo della bicicletta:
Densità: caratteristica che va di pari passo con il peso complessivo del telaio, poiché per densità s’intende appunto il peso per unità di volume. Analizzando quest’aspetto l’acciaio sembra davvero essere il peggiore tra i materiali, poiché è quello con densità maggiore. Infatti se compariamo 1m3 di acciaio, alluminio e fibra di carbonio abbiamo nell’ordine: fibra di carbonio 1800 kg/m3, alluminio 2300 kg/m3, Acciaio 7850 kg/m3. Allora è vero che l’acciaio è un materiale finito, troppo pesante per essere performante? Aspettate a dare giudizi affrettati;
Rigidezza: quando applichiamo una forza (che può essere un peso, una spinta, una flessione) su un materiale, questi oppone una resistenza alla deformazione indotta da quella forza. La capacità di resistere alle deformazioni si chiama appunto rigidezza (altresì chiamata rigidità). Più è alto il valore della rigidezza di un materiale, più grandi sono le forze alle quali può resistere. L’acciaio brilla come tra i metalli per telai in rigidità (meglio dell’alluminio ma più debole del titanio). Ovviamente non possiamo nemmeno compararlo alla fibra di carbonio, che si attesta come il migliore componente sotto ogni aspetto;

Provini per determinare la resistenza a trazione di vari tipologie di acciai (fonte Wikipedia)

Provini per determinare la resistenza a trazione di vari tipologie di acciai (fonte Wikipedia)

 

 

Resistenza a trazione: quando usiamo un telaio, applichiamo su di esso svariati carichi, che lo portano in trazione (lo “allungano”) e lo portano in compressione (lo “acciorciano”). La resistenza a trazione è un numero che indica la capacità di deformarsi di un materiale sottoposto a trazione senza rompersi. Più il materiale è resistente alla trazione (quindi plastico), più sarà capace di offrire affidabilità e resistenza all’uso gravoso. L’acciaio si rivela anche qui vincente, molto più dell’alluminio e del titanio;

Diagrammi rappresentati i cicli di sforzo e di stress di fatica (fonte Treccani)

Diagrammi rappresentati i cicli di sforzo e di stress di fatica (fonte Treccani)

 

Resistenza alla fatica: la fatica è una sollecitazione subdola. Se su un telaio applichiamo una forza minore di quella che servirebbe per romperlo ma lo facciamo ripetutamente, per un numero “n” di cicli, questa forza riuscirà ad affaticare il materiale e a indebolirlo, anche se questa forza, applicata una sola volta, non comporterebbe deformazione alcuna. Il materiale affaticato inizierà a deformarsi localmente, fino a tranciarsi di netto quando la sezione resistente diverrà minore della forza applicata. E in un componente come il telaio, sottoposto a una catena cinematica chiusa, le forze applicate sono sempre più o meno le stesse, per cui la resistenza a fatica è un aspetto davvero fondamentale. Anche qui l’acciaio si dimostra il migliore, con una resistenza a fatica nettamente migliore di quella dell’alluminio;

Perché scegliere l’acciaio: le ragioni tecniche

Un telaio in acciaio saldato e messo in dima per la verifica delle dimensioni (fonte bikerumor.com)

Un telaio in acciaio saldato e messo in dima per la verifica delle dimensioni (fonte bikerumor.com)

 

Dopo tutto questo parlar di meccanica e resistenza, si può giungere a una conclusione: l’acciaio sarà sicuramente più pesante dell’alluminio e del carbonio, ma ha caratteristiche di resistenza notevolmente migliori del primo e non così svantaggiose rispetto al secondo. Inoltre, date le sue caratteristiche resistenti non alquanto eccelse, i telai in alluminio presentano tubazioni maggiorate (dette oversize, poiché un telaio in alluminio con le dimensioni di uno in acciaio non avrebbe resistenza sufficiente), che da un lato migliorano le caratteristiche meccaniche ma dall’altro diminuiscono il gap di peso. Inoltre i tubi in acciaio sono trafilati a doppio o triplo spessore, caratteristica metallurgica che ne diminuisce notevolmente il peso. Infatti i tubi in acciaio presentano uno spessore più alto alle estremità (per resistere alle deformazioni indotte dalla saldatura) e più basso al centro, consentendo di risparmiare peso. Le odierne tubazioni calibrate in acciaio, proposte da numerose case produttrici, sono in grado di offrire un peso ridotto e una notevole resistenza alle sollecitazioni dell’uso ciclistico, cosa che rende un telaio in acciaio un acquisto da “una volta nella vita”.

Allora, in fin dei conti, perché scegliere l’acciaio:

E’ economico: un telaio in acciaio, in tubazioni eccellenti e fatto a mano dal miglior telaista, difficilmente supera i 1500€. Lo stesso modello in fibra di carbonio ha un costo notevolmente maggiore, anche 2-3 volte di più. Infatti ciò che inficia molto la vittoria della fibra come unico materiale per i telai è il costo di produzione. La tecnologia impiegata per la costruzione di un telaio in carbonio è molto complessa e costosa (la racconteremo nel dettaglio nel prossimo articolo). Questa procedura fa aumentare i costi di produzione di un telaio e ne rende più complessa la messa sul mercato. Questo problema non esiste con i telai in acciaio, la cui tecnologia di produzione è molto più flessibile;

Trovare in giro per il mondo un saldatore che sappia riparare l’acciaio è più facile di quanto s’immagini.

Trovare in giro per il mondo un saldatore che sappia riparare l’acciaio è più facile di quanto s’immagini.

 

Le attrezzature di lavoro sono molto più facili da reperire: basta una buona dima, una saldatrice e della strumentazione tipica da officina meccanica per poter lavorare l’acciaio. Questo fa sì che i costi legati alla produzione siano molto più bassi della fibra;
E’ immune dalla rottura di schianto: In caso di caduta, un telaio in acciaio può rovinarsi oppure no. Nel primo caso il telaio si segna, si piega o “si bozza”, in poche parole, se il telaio in acciaio è danneggiato, lo si capisce tramite un’analisi visiva. Non è così per la fibra di carbonio, dove può avvenire che le fibre esterne siano integre mentre quelle interne (invisibili a occhio nudo) siano crepate. Questa crepa, sollecitata dall’uso, può allargarsi, portando alla rottura di schianto del telaio. Riassumendo, un telaio di acciaio o è segnato oppure è integro, mentre un telaio in fibra andrebbe fatto analizzare per escludere cricche interne. Con i costi che ne conseguono;
Non è necessaria la chiave dinamometrica: un telaio in carbonio, appunto per via delle possibili cricche interne, deve essere montato utilizzando la chiave dinamometrica, rispettato religiosamente le coppie di serraggio indicate dai vari componenti. Nell’acciaio questa pratica è raccomandata ma non indispensabile. Insomma, per farla breve, potreste trovarvi in giro per il mondo costretti a sostituire un componente della vostra bici: con l’acciaio potrete farlo senza troppi patemi, se il telaio è in fibra vi conviene trovare un meccanico.
E’ più facile reperire officine autorizzate a metterci mano: è una leggenda dei cicloviaggiatori ma è anche una verità: girando per il mondo in bici è più facile (molto più facile) incontrare un ciclista che sappia lavorare l’acciaio piuttosto che materiali compositi;

Concludendo

Ecco un telaista all’opera (fonte bikerumor.com)

Ecco un telaista all’opera (fonte bikerumor.com)

 

Ritengo la fibra di carbonio un materiale fantastico e i vantaggi pratici e meccanici rispetto all’acciaio sono impossibili da colmare, ma rimane orientato ai professionisti piuttosto che ai ciclisti urbani o ai semplici amatori. Poi entro in un negozio di ciclismo e trovo più fibra di carbonio che quanta possa trovarne nella linea di produzione della Ferrari e mi domando: che non si tratti del materiale del momento?
Così mi ritrovo a sperare che l’acciaio, quel vecchio materiale con il quale si sono fatte le biciclette per più di cent’anni abbia ancora futuro e possa donare gioia e tante soddisfazioni a molti ciclisti, esattamente come succede a me.

 

Articolo  di tratto da :www.bikeitalia.it

 

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