¿Cuántos años dura un cuadro de aluminio en una bicicleta de turismo?

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¿Cuánto dura un cuadro de aluminio en una bicicleta de turismo?

[Se eliminaron las preguntas adicionales para que quede claro.]

Fondo

Hasta ahora, preferí el aluminio frente al acero por muchas razones, pero si el acero dura significativamente más tiempo, para mi próxima bicicleta de gira, iré por el acero.

Mi Cannondale Badboy 2004 tiene una grieta en el marco de aluminio . Me sorprendió esto, pensé que mi bicicleta duraría más de 20 años fácilmente. El taller dijeron que este es un marco fuerte de alta calidad, pero después de 10 años, los marcos de aluminio pueden cansarse. Especialmente si uso mi bicicleta tanto en invierno como en verano, ya que el cambio de calor se desgasta mucho más rápido. Dicen que se puede soldar, lo que costará significativamente menos en comparación con un nuevo marco (si está disponible), pero debería estar preparado para que aparezcan otras grietas. El taller contrata a un soldador especializado en soldadura y reparación de cuadros de bicicletas.

También encontré un artículo de investigación científica sobre este tema. Si alguien tiene acceso a ScienceDirect ( Cicero et al. (2011): Análisis de las causas de grietas en un cuadro de bicicleta de aleación de aluminio ), me interesarían las conclusiones.

Me interesan las bicicletas de turismo, no las de carretera, las de ciudad, etc.

Me complace actualizar / aclarar mi pregunta si es necesario, hacer un comentario.

Temas que he investigado:

  1. Mantenimiento en un marco de aluminio
  2. ¿Qué tipo de cuadro es mejor para una bicicleta de turismo, acero o aluminio?
  3. ¿Es posible reparar una abolladura en un marco de aluminio?
  4. ¿Cuáles son los pros y los contras entre un cuadro de aluminio y carbono?
  5. ¿El torque es relevante para acero / aluminio? ¿Dónde encuentro las especificaciones de torque?
  6. marcos no de acero y longevidad
  7. http://forums.mtbr.com/frame-building/aluminum-welding-cracked-frame-134600.html
  8. http://singletrackworld.com/forum/topic/repairing-a-cracked-frame

Grieta en el marco de aluminio cerca del eje trasero (la bicicleta está al revés): Grieta cerca del hacha trasera

repair frames touring touring-bikes olee22
fuente
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Depende de la calidad de la construcción del marco. Depende de las aleaciones y espesores exactos y las prácticas de construcción. Depende de cuán bruscamente andes en bicicleta, sobre qué tipo de terreno y obstáculos. Dudo que haya una respuesta sólida aparte de intentar hacer una encuesta estadística a gran escala. Personalmente, me niego a preocuparme por eso.
keshlam
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Su bicicleta de aluminio se agrietó pero todavía prefiere el aluminio porque no tiene corrosión y no se preocupa por pintar. Si la corrosión y la pintura son su prioridad, entonces debe comprar una bicicleta de aluminio.
paparazzo
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Las bicicletas de aluminio se oxidan tanto como el acero. Todavía tengo que ver un marco de acero con algo más que óxido cosmético / superficial antes de que se rellenen los componentes metálicos comunes a las bicicletas Alloy.
mattnz
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Con respecto al artículo de investigación que encontró, hubo corrosión general en todo el interior del marco, atribuido al ambiente húmedo y salino en el que se utilizó (presumiblemente en algún lugar de España). También hay grietas por corrosión bajo tensión ( en.wikipedia.org/wiki/Stress_corrosion_cracking ) y evidencias claras de fatiga. La aleación Al es AA7005, y ha sido sobre envejecida.
dr.blochwave
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@mattnz Ningún aluminio no se oxida tanto como el acero. ¿Alguna vez has visto óxido en una lata de aluminio? El aluminio se corroe pero no se oxida. El óxido se refiere solo a la corrosión de hierro y acero. El aluminio se corroe pero no se oxida. Sin embargo, la corrosión de aluminio es óxido de aluminio, un material muy duro que en realidad protege al aluminio de la corrosión adicional. La corrosión por óxido de aluminio también se parece mucho más al aluminio (de color gris opaco a blanco pulverulento), por lo que no es tan fácil de notar como el hierro oxidado.
paparazzo

Respuestas:

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Hay muchas preguntas, así que me conformaré con la del título.

¿Cuántos años durará un cuadro de aluminio actual de una bicicleta de turismo?

Depende:

  • No sé qué marco de aluminio La
    construcción es un factor mayor que el material
  • No sé el uso El
    uso es un factor mayor que el material
  • No sé cómo va a cuidar la bicicleta El
    cuidado / mantenimiento es un factor mayor que el material

El aluminio no ha cambiado en los 10 años.

Todo lo que sabemos es que su última bicicleta de aluminio, de alta calidad y con un marco resistente duró aproximadamente 10 años.

La mejor conjetura es su próximo marco de aluminio, de alta calidad y fuerte que también durará 10 años.
Realmente esa es la mejor conjetura

Eso es tan vago como cuánto tiempo me durará un par de zapatillas actuales.
Y la mejor estimación de cuánto durará mi próximo par de zapatillas es cuánto tiempo duró mi último par.

El uniforme de aluminio y el acero no se fatigan. Como se indicó en un comentario, el acero fatiga, bueno, no siempre. El acero suave normalmente no admitirá el crecimiento de grietas por fatiga si las tensiones aplicadas son inferiores al 10% de la resistencia del material. Los materiales, como las aleaciones de aluminio, no tienen dicho límite de fatiga. Si se aplica una carga cíclica, las aleaciones de aluminio siempre se fatigarán. Por la misma fuerza, una bicicleta de acero suele ser más pesada que la de aluminio. Pero obtienes una bicicleta que es mucho menos susceptible a la fatiga. Con el acero también obtienes una bicicleta que sufrirá una abolladura y no comprometerá la resistencia estructural en la medida del aluminio. No es exactamente lo mismo, pero a nivel molecular están relacionados. Materiales de marco

Encontré un número citado. Solo porque estaba en Internet no lo hace bien, pero aquí hay una cotización de 5-10 años.
Cuadro de bicicleta: aluminio vs. Acero

Los cuadros de aluminio poseen la vida útil más corta de la fatiga de cualquier material utilizado para fabricar cuadros de bicicleta. El marco de aluminio típico posee una esperanza de vida de cinco a 10 años. La vida útil del acero es mucho más larga, pero el material requiere más mantenimiento. Para evitar la formación de óxido, los marcos de acero deben limpiarse y pulirse regularmente y periódicamente recubrirse con un tope de óxido en el interior del marco.

Si está descontando el acero porque se oxidará, entonces no está cuidando la bicicleta correctamente. Una bicicleta de acero bien mantenida y almacenada no debe oxidarse. Y seguro que no debe oxidarse en tu vida. Decías que las bicicletas de la época de tus padres duraban entre 40 y 50 años, bastante seguro de que eran bicicletas de acero.

Si quiere fatiga y óxido, entonces obtenga titanio.

paparazzo
fuente
Muchas gracias por los puntos! Eliminé las preguntas adicionales para que quede claro. Por supuesto, las bicicletas viejas de mi padre eran de acero.
olee22
+1 para titanio! Si no fuera tan caro y por lo tanto inadecuado para los desplazamientos (debido a la necesidad de dejarlo salir en público) ...
Arne
El acero finalmente se fatiga, solo lleva mucho más tiempo. Siempre hay una compensación en peso / durabilidad, independientemente del material.
Fred the Magic Wonder Dog
@FredtheMagicWonderDog Bueno ... el acero dulce normalmente no admitirá el crecimiento de grietas por fatiga si las tensiones aplicadas son inferiores al 10% de la resistencia del material.
paparazzo
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Los tubos de bicicleta de "acero" de gama alta no tienen mucho en común con las aleaciones de acero típicas. En los viejos tiempos, cuando el acero era la única opción, los cuadros agrietados en las bicicletas de carreras de alta gama eran comunes después de 50-60K millas.
Fred the Magic Wonder Dog
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Investigué más sobre este tema.

La respuesta corta es que un marco de aluminio puede durar desde un par de años hasta 50 años / vida útil.

La respuesta larga es:

  • El factor principal es la fatiga (sin contar los accidentes): "La tendencia de un material (metal) a romperse bajo una carga cíclica repetida con un esfuerzo considerablemente menor que la resistencia a la tracción en una prueba estática".
  • El signo del final de la vida de una estructura de aluminio es una grieta de fatiga, cuando aparezca la primera grieta, probablemente vendrá más. Se pueden ganar algunos años soldando, pero probablemente fallará en otro lugar. Se necesita una inspección regular para evitar una falla total.

Factores principales en la fatiga del marco de aluminio:

  1. Diseño, fabricación, soldadura, material : factor determinante para el 90% de los propietarios de bicicletas, ya que no usan la bicicleta tanto que la fatigarían con el uso. Nosotros, en este foro, estamos probablemente en el otro 10%.
  2. Condiciones ambientales : salino, húmedo, grandes cambios de temperatura aumentan.
  3. Uso (peso del ciclista, terreno): los ciclistas más pesados ​​se fatigan más y el uso prolongado aumenta la posibilidad de fallar significativamente. Para usuarios pesados, que compran buenos cuadros de todos modos y cuidan la bicicleta, probablemente este sea el factor limitante. Contando cuántos km alguien puede recorrer prácticamente por año, esto limita la vida útil del cuadro a 5-10 años o un máximo de ~ 200 000 km.

Recomendaciones para extender la vida útil del marco de aluminio:

  • El diseño, la fabricación, la soldadura de alta calidad pueden durar mucho más en las mismas condiciones, gastar dinero en un buen marco.
  • Protéjalo de las condiciones ambientales, no lo deje afuera en invierno, protéjalo de la humedad cuando no esté en uso.
  • Conduce con menos peso.

Una consecuencia práctica para mí es que una bicicleta de cuadro de aluminio de segunda mano es arriesgada, necesita una inspección cuidadosa del cuadro en busca de signos e información sobre cuánto se usó la bicicleta, cómo se mantuvo.

Algunos recursos más interesantes:

  1. Diseño de fatiga de cuadros de bicicleta soldados utilizando un criterio multiaxial (Ingeniería de procedimientos, 2012)
  2. Falla de fabricación y fatiga en aluminio (Professional Boat Builder, 06 2012)
  3. La formación de grietas por fatiga en monocristales de aluminio (Acta Metallurgica, 1961)
  4. Diseño de fatiga de componentes y estructuras de aluminio (tapa dura, 1996)
  5. Materiales deportivos: cuadros de bicicleta (Enciclopedia de materiales: ciencia y tecnología, 2001)
  6. Análisis paramétrico de elementos finitos de geometrías de cuadro de bicicleta (Ingeniería de procedimientos, 20114)
  7. ¿Qué es la falla por fatiga y cómo se puede evitar?
olee22
fuente
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El factor crítico sobre los marcos de aluminio es que prácticamente todas las aleaciones de aluminio que son buenas para construir cosas están sujetas a "endurecimiento por trabajo".

Lo que esto significa es que, como una pieza de aluminio se "cicla" en ciclos de liberación de tensión, el aluminio tiende a volverse cada vez más frágil. El acero no exhibe esta característica en algo cercano al mismo grado.

Ejemplo: Hace varios años estaba acampando en una gira. Mientras ensamblaba mi tienda de campaña, uno de los postes de aluminio de múltiples segmentos desarrolló una grieta en el extremo donde se enchufa el siguiente poste. Cambiando de lugar conseguí armar la carpa bien, pero a la noche siguiente varios postes más desarrollaron grietas similares, y al final del viaje tuve que reemplazar todo el conjunto. Al año siguiente, otro campista del grupo tuvo exactamente el mismo problema.

No fue el estrés extremo lo que causó estas grietas, sino simplemente el "ciclo" de levantar la carpa y desmontarla 50-60 veces. Los cuadros de bicicleta de aluminio están hechos de mejores aleaciones y están construidos de manera más pesada, pero el mismo mecanismo funciona, e incluso un cuadro que no esté sometido a ningún esfuerzo extremo se volverá cada vez más frágil a medida que se use.

Daniel R Hicks
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Trabajé con alguien que era diseñador de bicicletas en cannondale hace unos años. Me había dicho que los marcos estaban diseñados para cargarse en ciclo 1,000,000 de veces antes de fallar. Eso significa que el marco podría cargarse con el esfuerzo de diseño completo un millón de veces antes de fallar.

También soldar un marco agrietado es una MUY mala idea. El aluminio es tratado térmicamente. Soldarlo elimina el tratamiento térmico y reduce severamente la resistencia del material. Para el aluminio 7005, eso significa pasar de 41,000 psi a tracción a 28,000 psi. Eso es aproximadamente una reducción del 30% en la fuerza.

banzairx7
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Los ciclos de 1M suenan mucho, pero los golpes de pedal de 1M son solo ~ 5000 km, y las pequeñas protuberancias de 1M a medida que circula por un camino de tierra es más como una décima parte de eso. Las bicicletas también tienden a una relación de estrés pico a promedio mucho más alta que, por ejemplo, los automóviles. A menos que pueda relacionar ese número con la esperanza de vida real, no creo que sea relevante.
Más
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[Cita requerida] además de esto solo conduce a "cuál es el límite de tensión de diseño completo" y eso variaría según el marco.
Criggie
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El cuadro de esta bicicleta es la aleación "Optimo" de Cannondale. Esto tiende a ser más ligero y rígido, lo que proporcionó una construcción de marco más delgada y más compatible. He escuchado a muchas personas con fracturas Optimo, dispuestas a volver a lo mismo nuevamente, desde un paseo tan agradable y liviano ... No vi ninguna grieta en el cuadro Furio, por ejemplo ... Sus gruesos y pesados ​​tubos 6061-T6 no No hagas una bicicleta de carrera, sino un infierno de cuadro rígido y duradero. Estos son solo mis 2c para consideración ...

toms
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Bienvenido a Bicycles @toms. Recomendamos que los nuevos miembros realicen el recorrido para hacer un mejor uso de este sitio, y como está respondiendo, vea Cómo responder también.
andy256
Gracias por la información, esto puso las cosas en una nueva luz. La bicicleta al final no era tan ligera, debido a todos los complementos que tenía para recorrer, dos bastidores, cerradura, soporte para botellas, dos luces, manillar de mariposa, sillín de confort ... 1-2 kg más en el cuadro ¡Lo habría mantenido bien por mucho tiempo, y no habría sido un problema para mí! Cuando compré esta bicicleta, no compré para el cuadro Optimo, sino para los neumáticos de globo, el engranaje del cubo y la posición deportiva: era la única bicicleta así en 2003-2004.
olee22
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Esto no responde la pregunta directamente. Podría haber sido mejor como comentario, no como respuesta. Sin embargo, OP lo encontró útil, vote para mantener.
Criggie
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Habiendo tenido un cuadro de aluminio 6061 (bicicleta híbrida marin larkspur) con una garantía de por vida, y recibido no menos de tres cuadros de reemplazo de garantía (cada vez después de aproximadamente 15k millas de carretera), todo debido a los tubos que se rompen a la mitad debido a una falla por fatiga, i recomendaría encarecidamente no intentar reparar un marco de aluminio. Si una parte del marco está al final de su vida útil, también lo está el resto del marco. Hay una razón por la cual cada parte crítica de aluminio de un avión se reemplaza después de un número fijo de horas de vuelo, independientemente de si muestra signos de desgaste, y la razón es la fatiga.

Barny
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