TELAI IN CARBONIO: SAPPIAMO TUTTO?

Telai in carbonio, cosa veramente andiamo ad acquistare e cosa veramente usiamo?
bella domanda vero? ma quello che leggiamo sulla pubblicità delle varie marche di biciclette ci dice veramente cosa stiamo acquistando, oppure ci lasciano nel dubbio?

questa considerazione mi era già nata leggendo riviste più o meno specializzate del settore, ma anche qui dubbi a volontà...leggendo un 'interessantissima discussione su un noto forum italiano inerente il mondo delle biciclette da strada, ne ho fatte mie le sue considerazioni e le ho riportate su questo blog ( grazie a cyclist88 che ne ha illustrato le arcane caratteristiche...)

premessa: i dati che riporterò riquardano esclusivamente prove meccaniche di trazione misurate in kgf/mm2 che trovo sia la misura più facile da comprendere

cominciamo col fare qualche paragone:
acciaio al carbonio: carico rottura 360 / carico snervamento 235 / modulo 206000 / allungamento 8,7% / densità 7,9 g/cm3

T300 (carbonio-pan, inizio produzione nel 1971)
carico rottura 360 / modulo 235000 / allungamento 1,53% / densità 1,8 g/cm3
c'è però una bruttissima notizia per quanto riguarda il carbonio: più il modulo è alto e meno è resistente la fibra bene ora direi che abbiamo le conoscenze sufficienti per sfatare qualche presa per i fondelli made in taiwan
sicuramente molti avranno letto sulle riviste di settore, pubblicità dicenti " telaio in fibra di carbonio 60 ton cioè con resistenza a 60 tonnellate per mm2" .......ALT...... ditemi se questa nn è una presa per il c..o? io direi che sta volta l'anno sparata bella grossa!
ma allora cosa vuol dire quel 60 tonnellate?
stanno parlando della M60J la fibra con più alto modulo elastico, vuol dire che per allungare del 100% un trefolo avente come sezione 1 mm2 occorrerebbero 60 tonnellate, peccato che quella fibra abbia solo un allungamento dello 0, 65% ovvero un carico di rottura di 390 kgf/mm2, appena superiore del carbonio base T300

(lo so che la verità fa male)

" è sbagliato mettere troppo alto modulo nelle strutture chiuse, come quelle del telaio, va messo solo nelle strutture aperte come il manubrio o la forcella per limitarne le flessioni......io so come lavoro e nn ho bisogno di nascondere nulla perchè lavoro onestamente...."

queste parole mi sono rimaste impresse, me le ha dette un anno fa chi ha progettato il telaio in carbonio fasciato della Ducati e che nel 2007 ha fatto anche 2 telai top di gamma per noi

un'altra curiosità, le fibre Torayca che vengono definite ad alta resistenza per uso aereo spaziale sono 3:
T700 che è la più resistente delle fibre a modulo standard con 500 di rottura (ottima per chi come me predilige il confort piuttosto che un etto in meno) T800 a modulo intermedio con 560 di rottura ( un po' più rigida con le sue 30 tonnellate di modulo è ideale per chi vuole il telaio da 1 kg senza sacrificare la resistenza) ed infine la T1000 la più resistente e la più costosa tanto che in pochi la usano ( il nostro telaista ne fa solo un modello) con i suoi 650 di rottura, e pensate un po', questa fibra esisteva già nell'86)

tutte le cose che ho detto le potete verificare anche voi

detto tutto ciò mi spiace informarvi che comunque non saprete mai e poi mai con esattezza cosa ci sia dentro ai vostri telai dato che la maggior parte dei produttori non ha la ben che minima conoscenza di ciò che vi ho detto perchè sono solo degli importatori.

quello che salta subito all'occhio è che il rapporto resistenza / peso dell'acciaio al carbonio è di appena 41 mentre quello del T300 è di 200 ovvero 4,8 volte più resistente, questo vuol dire che se io faccio 2 telai uno in acciaio e l'altro in carbonio entrambi che pesano 1 kg, quello in carbonio sarà molto più resistente

ma ora spieghiamo cosa indicano gli altri dati in particolare il modulo che è strettamente legato con l'allungamento percentuale.
Il modulo di Young o modulo di elasticità lineare, definisce la capacità del materiale di deformarsi, sottoposto ad una forza e tornare nella posizione originaria. più il valore è elevato e più il materiale è rigido.
Detto in altre parole, il modulo è la forza che occorrerebbe per allungare del 100% il provino in esame

Dire trama unidirezionale è sbagliato visto che non si tratta di bidirezionale e quindi non si può parlare ne di trama ne di ordito.
Come è improprio dire che il telaio è in carbonio, meglio dire che è in materiale composito ovvero due materiali differenti combinati che sono la matrice (resina epossidica termo indurente) nel quale vi è annegato il rinforzo che nel nostro caso è il carbonio in quantità variabile dal 40% del peso nei telai di bassa gamma fino a circa un 70% nei top.
Il carbonio di per se è una fibra estremamente resistente e rigida, l'aramide invece è resistente ma più elastica, la fibra di vetro invece pesa di più, è meno resistente e molto meno costosa del carbonio (va benissimo per fare i modellini d'aereo o carene delle moto.

La maggiore azienda produttrice di fibre di carbonio è la Torayca, nel suo catalogo sono presenti circa una decina di tipologie di fibra ognuna con caratteristiche differenti
Il carbonio si ricava da due materie prime .... chiamate precursori: il PAN ( acronimo di poliacrilonitrile) da cui si ricavano ( dopo i trattamenti termici di carbonizzazione e grafitizzazione) delle fibre ad alta resistenza, la cui struttura chimica è di tipo cristallino, mentre dal PITCH ( catrame ) si ricavano fibre ad alto modulo la cui struttura chimica è di tipo grafitico.
Tutto ciò è per capire che, anche se viene chiamiamo sempre con il nome di carbonio in realtà è come se stassimo parlando di due materiali diversi con caratteristiche completamente diverse.

Ed ora arriviamo al dunque, cosa dobbiamo sapere? bhe innazitutto bisogna capire che fragile nn è sinonimo di poco resistente: esempio l'acciaio temprato e viceversa, il ferro dolce non è resistente ma non ha un comportamento fragile.
la fibra di carbonio, a differenza dei metalli non ha deformazione plastica per cui una volta superato il limite si spezza, con ciò non vuol dire che "il carbonio si rompe" ( come mi sento spesso dire), se il carbonio si rompesse non verrebbe utilizzato per fare ne telai ne aerei, sono i telai in carbonio fatti male che si rompono, come pure il telaio in lega di alu o lega di titanio o d'acciaio se fatti male si rompono.

premessa: i dati che riporterò riquardano esclusivamente prove meccaniche di trazione misurate in kgf/mm2 che trovo sia la misura più facile da comprendere

non è dal test di laboratorio che si evince la vera qualità, solitamente sono test che servono per valutare solo la resistenza e per potere applicare la targhetta EN14xxx che serve per la commercializzazione, ma come ho già detto il telaio top nn deve eccellere solo in una caratteristica, è indubbio che anche la bassa e media gamma devono essere resistenti, con ciò nn anno tutte le carotteristiche di un top
forse per te è difficile da comprendere solo perchè avendo usato solo telai duri, puoi pensare che il massimo del carbonio sia quello, bhe allora pensa ad un telaio più comodo del tuo, tanto che sul pavè ti sembra di avere le gomme grasse ma anche tanto reattivo che quando ti alzi sui pedali ti sembra che sia la bici stessa ad accellerare
quando dico che vengono usati materiali non al top nn voglio mica dire che il telaio si debba per forza rompere, in base al materiale vi è lo studio del progetto, se quest'ultimo è sbagliato allora allora si che viè il rischio di cedimenti di struttura. Con un materiale scadente invecesi avrà solo meno performance perchè nn si deve per forza di cose sacrificare 1 o 2 delle caratteristiche fondamentali
ma nn vi siete mai chiesti perchè le chiamano fibre ad alto modulo e non fibre ad alta resistenza?????

ma davvero tu pensi che la qualità di un telaio in carbonio si possa vedere dall'esterno ????
E sentiamo sapresti dire quali sono questi materiali al top ??? o lo è solo perchè lo dice la pubblicità sulla rivista???? forse è il top perchè è carbonio ad altisssssimo modulo? ma tu sai davvero cosa significa alto modulo????
se vuoi posso dirti la verità ma non so se sei contento di sapere che il tuo telaio è tutt'altro che il top, come del resto la maggior parte di quelli che ci sono in commercio......bhe non mi stupirei più di tanto, sei stato tu a dire cosa costano in origine, un motivo ci sarà

l'importante è essere contenti di ciò che si possiede anche perchè se spendo 3000 euro per un telaio e poi mi viene spiegato che fa schifo mi girrerebbero e parecchio, tanto che avrei preferito restare nella mia ignoranza....
comunque un telaio top di gamma DEVE, per definirsi tale, eccellere in tutte e 4 le caratteristiche principali che sono in ordine di importanza: RESISTENZA prima di tutto, CONFORT e REATTIVITà in egual misura, e infine la LEGGEREZZA. Oggi giorno si da troppa importanza al peso solo perchè è la caratteristica più immediata da riscontrare e per gli ignoranti è sinonimo di qualità indiscussa, ma bisogna ricordare che la bici leggera non si fa con un telai leggero bensì con un montaggio leggero, e posso assicurare che nn serve particolare bravura a costruire un telaio leggero.
Bontà del progetto, bontà della realizzazione, e bontà dei materiali, se uno solo di questi viene a mancare nella realizzazione di un telaio, nn si avrà mai un prodotto di qualità.
State pur certi che per motivi di soldi, nella produzione di serie, almeno una delle sopra elencate viene sempre meno e solitamente si tratta della materia prima..... CARBONIO.... se vi informate di cosa ci mettono in quei telai, vedrete che nn si tratta di quella primizia che ci raccontano nelle pubblicità

il confort, uno dei quattro parametri fondamentali che vanno ottimizzati durante la progettazione di un telaio da strada. Un telaio è duro quando nn riesce ad assorbire trammite deformazione le sollecitazioni provenienti dal terreno, un tubo eccessivamente oversize da questo tipo di problema, ma allo stesso tempo irrobustisce la struttura, così da poter usare un materiale meno resistente, un esempio sono i telai in alu: questi telai nn sono più reattivi e scomodi rispetto ai telai in acciaio di vecchia concezione perchè il materiale è più rigido, bensì perchè l'alu è molto meno resistente rispetto l'acciaio, per cui per far durare un telaio in alu bisogna che sia progettato in maniera da nn essere soggetto a troppe flessioni.

ma comunque avere un buon materiale è si un buon punto di partenza, ma non è sufficente ad assicurare un buon prodotto, vi devono per forza essere una buona progettazione e realizzazione.....

non è difficile fare un telaio tanto leggero è sufficiente usare della fibra M60J cioè ad altissimo modulo (rigidissima) unidirezionalmente, senza finitura di protezione, in modo da avere un telaio rigido e leggero.... non importa se poi si rompe al primo saltino l'importante è che non si sappia in giro, poi tanto con i soldi che si fanno dare quando lo acquisti possono permettersi di cambiartelo 3-4 volte di seguito....

Cosa dite lo compriamo un telaio in carbonio?.......io si!!