Kráľ bicyklových rámov – karbón je super, ale… (2. časť)

Aj za takou jednoduchou vecou, akou je bicyklový rám, je mnoho technológií a procesov, ktoré musí absolvovať ešte predtým, než naň nasadnete a vyrazíte za dobrodružstvom.

Pri prezeraní špecifikácie bicyklov a elektrobicyklov sa často stretávame s rôznymi pojmami zo sveta metalurgie, navyše v anglickom jazyku. V tomto článku sa pozrieme na to, akým spôsobom sa spracúva hliníková zliatina, z ktorej sa vyrábajú komponenty alebo samotné rámy. Zameriame sa aj na technológie, ktoré sa vyskytujú pri stavbe rámov a bicyklov.

Nadviažeme tak na predošlú časť, kde sme si povedali, aké zliatiny sa v cyklistickom svete používajú najčastejšie.


V nasledujúcich riadkoch prejdeme fiktívnym procesom výroby rámu zo zliatiny. Schválne píšem, že fiktívnym, pretože budem zovšeobecňovať – každý výrobca má totiž svoje postupy, ktoré sa mierne líšia. To, čo je u jedného štandard, u druhého platiť nemusí a podobne.

Dajme rúrke tvar… Alebo tvár?

Tvarovanie hliníkových rúrok na výrobu bicyklových rámov môže prebiehať niekoľkými spôsobmi. Najčastejšie používané techniky sú hydroformovanie a extrudovanie. Tieto procesy umožňujú tvarovanie do rôznych tvarov a profilov, podľa požiadaviek dizajnu a štruktúry rámu.

Každá z týchto metód má svoje výhody aj nevýhody a môže byť vybraná v závislosti od konkrétnych požiadaviek na dizajn, pevnosť či určenie bicykla a tiež na výrobné procesy a technologické vybavenie v danom výrobnom závode.

Začnime teda extrudovaním. Je to proces, pri ktorom sa hliníková zliatina pretláča cez matrice (formy) s požadovaným tvarom. Rúrka dostáva tvar vďaka výtlaku hliníkovej zliatiny cez otvor matrice. Tento proces umožňuje vytváranie rôznych profilov a tvarov, ako sú napríklad oválne, obdĺžnikové alebo viackomorové rúrky. Pre zjednodušenú predstavu – je to princíp ako pri „vytláčaní“ šľahačky z tlakovej nádoby.


Extrudovanie je efektívna metóda pre masovú výrobu rúrok s konzistentnými vlastnosťami. Táto technológia sa v cyklistike využíva pri rámoch, ktoré majú rovné rúrky. Také nájdeme najmä pri dostupnejších modeloch bicyklov.

Hydroformovanie nájdeme naopak pri technicky vyspelejších rámoch. Na začiatku procesu sa pripraví forma, ktorá definuje požadovaný tvar výsledného dielu. Tá môže byť vyrobená z ocele, alebo aj z iných materiálov s dostatočnou pevnosťou a odolnosťou voči tlaku kvapaliny, najčastejšie hydraulického oleja.

Potom sa pripraví hliníková rúrka, ktorá sa bude tvárniť. Umiestni sa do formy tak, aby bola vo vhodnej polohe na tvárnenie. Do rúrky sa začne vstrekovať hydraulický olej pod veľkým tlakom. Tento tlak deformuje jej steny, ktoré sa prispôsobujú tvaru formy. Výhodou je rovnomerné zaťaženie na celej ploche rúrky a tým aj rovnaká hrúbka stien. Po dokončení procesu sa kvapalina vypustí a naša rúrka je pripravená na ďalšie výrobné procesy.


Je dôležité poznamenať, že presná hrúbka hliníkových rúrok závisí od rôznych faktorov, ako sú špecifikácie výrobcu, požiadavky na výkon a štruktúru rámu či technologické obmedzenia procesu hydroformingu. Každý výrobca môže mať vlastné špecifikácie a inžinierske rozhodnutia ohľadom hrúbky a profilov rúrok pre ich bicyklové rámy.

Nebojte sa zoslabovania

V cyklistickom priemysle je to rozšírený proces, ktorým sa zámerne redukuje hrúbka materiálu vo vybraných oblastiach rámov bicyklov, aby sa dosiahla väčšia flexibilita, lepšia absorpcia nárazov a celkovo komfortnejšia jazda. Priamo súvisí, predchádza, alebo nadväzuje na vyššie spomenuté hydroformovanie.

Ak si predstavíme niektorú rúrku rámu a vieme, na základe výpočtov, že je zaťažená iba v určitej časti, nie po celej ploche, môžeme ju zoslabovať. To sa pri bicykloch robí najčastejšie tromi spôsobmi.

• jednostranné zoslabenie
• dvojstranné zoslabenie
• trojité zoslabenie

V praxi to potom vyzerá tak, že daná rúrka je v istej časti tenšia a, naopak, v inej časti je hrubšia. Viac materiálu potrebujeme zvyčajne v mieste spájania rúrok, teda v mieste najväčšieho zaťaženia.

Cieľom zoslabovania je dosiahnuť optimálny pomer medzi pevnosťou a hmotnosťou rámu. Rozloženie hrúbky materiálu umožňuje lepšiu absorpciu nárazov a vibrácií, čo vo výsledku zlepšuje výslednú pohodlnosť.

Zváram, zváraš, zvárame

Táto technológia je zrejme známa všetkým a netreba ju obzvlášť predstavovať. Okrem toho, aj medzi nami, cyklistami, je mnoho zváračov, ktorí majú svoje skúsenosti a mnohoročnú prax - nie, ja nemám.


Participoval som ale na niekoľkých projektoch a proces bol v skrátenej forme nasledovný. Jednotlivé diely rámu sa uchytia do špeciálnej zváracej stolice, pomocou presných pripravkov. To zabezpečí, že sa diely k sebe privaria pod požadovaným uhlom a v presnej polohe.

Zváranie môže byť ručné aj strojové. Záleží už od konkrétnej výrobnej spoločnosti. Zváracie roboty sú však efektívnejšie, presnejšie na kvalitu a eliminujú zlyhanie ľudského faktoru. Ich zaobstaranie, obsluha a údržba sú však náročné na vstupné náklady a podobne. Toto však platí takmer pre každý typ priemyselnej výroby a nebudeme sa nad tým pozastavovať.

Pre zváranie hliníkových rámov sa najčastejšie používa technológia označená ako TIG (Tungsten Inert Gas) alebo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Táto metóda zvárania umožňuje presnú kontrolu nad teplotou a prívodom doplnkového materiálu, čo je kľúčové pre zváranie hliníka. Pre zliatinu 6061-T6 sa používajú orientačne tieto parametre:

• Teplota oblúka: Medzi 2300 °C a 2800 °C.
• Prúd: Medzi 60 a 200 ampérmi.

Je dôležité ešte spomenúť, že konce rúrok, kde budeme zvárať, majú viac materiálu. Sú hrubšie ako zvyšok rámu. Je to kvôli tomu, aby nedošlo ku prepáleniu materiálu. Práve tieto časti sú potom rozhodujúce pre koncovú hmotnosť rámu.

Napríklad Specialized má svoju metódu nazvanú D'Aluisio Smartweld, ktorá výrazne uberá na výslednej hmotnosti rámu, a tak sme mohli vidieť po dlhej dobe hliníkový bicykel aj v profesionálnom pelotóne - išlo o model Specialized Allez a jazdil na ňom náš Peter Sagan na Tour Down Under 2019.

Keď ste si ma upiekli…

Keď už máme všetky rámové diely pokope a pekne pozvárané, je čas pustiť sa do „pečenia“. Aby sme ostali v technologickej terminológii, ide o temperovanie. Niečo sme už načrtli v prvej časti, kde som spomenul označenie T6, pri zliatine Al 6061.

Tento proces sa po zváraní robí z toho dôvodu, že samotným zváraním dochádza k veľkým teplotným výkyvom a tým ku mikroštrukturálnym zmenám materiálu, čo je z hľadiska požadovaných výsledných vlastností nežiadúce.


Proces zahŕňa postupný nábeh teploty, až na hodnotu 530 - 555 °C. Pri tejto teplote sa rám „pečie“ jednu až štyri hodiny. Rozsahy sú preto tak veľké, lebo do procesu vstupuje mnoho ďalších faktorov – hrúbka materiálu, počet a dĺžka zvarov, veľkosť rámu a podobne.

Ďalším krokom je ochladzovanie. Je rovnako riadené, tak ako aj pri nábehu. Rámy sa ochladzujú pomocou vody alebo vzduchu až na hodnotu blízku izbovej teplote. Následne proces pokračuje tzv. starnutím (ageing), kedy sa znovu materiál zahreje na teplotu 160 °C - 180 °C a potom sa znovu rýchlo ochladzuje. Tieto údaje platia najmä pre najrozšírenejšiu cyklistickú zliatinu Al 6061-T6.

Je dôležité poznamenať, že presné teploty a časy môžu závisieť od konkrétneho typu zliatiny, hrúbky materiálu, požadovaných vlastností a koncového použitia.

Je to veľmi podobné procesu, ktorý sa používa aj pri karbónových rámoch. Tak sa tiež rámy dodatočne vytvrdzujú, teda temperujú, aby karbónový kompozit dosiahol maximálne mechanické vlastnosti.


Týmto pádom by sme rám mali pripravený na povrchovú úpravu. Tá sa robí klasicky v lakovni, avšak riadidlá, predstavce, kľuky, prevodníky a aj niektoré ďalšie komponenty podstupujú iný proces.

Alchýmia farbenia

V cyklistike je práve anodizácia často využívaná na povrchovú úpravu hliníkových komponentov vrátane rámov, vidlíc, riadidiel a ďalších častí. Je niekoľko dôvodov, prečo sa anodizácia používa práve v cyklistike.

• Ochrana proti korózii - áno, aj hliník koroduje
• Estetické účely - anodizácia dodáva dielom celistvý vzhľad a rôzne farebné variácie
• Odolnosť voči poškodeniu - povrch je tvrdý, odolný voči poškriabaniu, oteru
• Jednoduchá údržba - stačí oplach vodou

A čo to vôbec anodizácia je? Je to elektrochemický proces, ktorý sa používa na vytvorenie ochrannej oxidovej vrstvy. Pri hliníku sa stretneme skôr s pojmom eloxovanie, čo je presnejšie pomenovanie tejto anodizácie.

• EL - elektrochemická
• OX - oxidácia

Pripravený komponent najprv absolvuje kúpeľ v lúhu, aby sa povrch zjednotil a zmatnil, následne sa osuší. Ďalší kúpeľ je už v elektrolyte, čo je roztok, ktorý umožňuje tok elektrónov medzi anódou - pozitívnym pólom, teda našim komponentom a katódou - negatívnym pólom.

Po ponorení sa náš komponent stane anódou v elektrolyte. Elektrický prúd medzi anódou a katódou spúšťa anodizáciu. Počas tohto procesu sa vytvára oxidová vrstva na povrchu kovu. V našom procese to je oxid hliníka.


Ten má výhodu aj v tom, že sa dá farbiť na to špeciálne určenými farbivami a tak získavajú komponenty na atraktivite. Po dokončení procesu sa anodizovaný komponent opláchne a ochladí, pričom sa ochranná oxidová vrstva stáva pevnou. To zabezpečí kvalitný a odolný povrch komponentu.

Heavy metal s hliníkom?

S jedným pojmom sa veľmi často stretávame takmer pri každom bicykli, resp. pri dvoch jeho komponentoch. Ide o predstavce a zámky sedloviek, kde sa uchytáva sedlo. V špecifikácii pri nich nájdeme pojem v anglickom jazyku „forged aluminium“, alebo „cold forged aluminium“.

Ide o kovanie materiálu za studena, alebo aj za zvýšenej teploty. To umožní zliatinu vyformovať do požadovaného tvaru bez vonkajšieho zásahu - teda frézovania, rezania, vŕtania a podobne.


Materiál sa však môže naťahovať, stláčať, ohýbať podľa formy, aby dosiahol požadovaný tvar. Je teda deformovaný silou v špeciálnej kováčskej manufaktúre, preto ten „heavy metal“. Formy na kovanie sa vyrábajú najmä z ocele, ale nájdeme aj špeciálne polyméry na túto technológiu.

Polotovar sa umiestni do formy a pomocou spomínaných silových procesov dostáva požadovaný tvar, ktorý mu zabezpečuje forma.

Veľa technológií s jedným cieľom

Veľkí výrobcovia rámov si môžu dovoliť investovať viac do vývoja nových technológií, aj do ich vylepšovania. Či už je to za účelom vyššej kvality, alebo efektívnejšej výroby. Na druhej strane stoja zase malí výrobcovia, ktorí sa hrdia ručnou výrobou a každý rám tak má jedinečný rukopis.

Nespomenul som napríklad frézovanie pomocou CNC. To je tiež veľmi rozšírený technologický proces výroby komponentov, ak nie ten najrozšírenejší. Stačí si letmo prezrieť napríklad ponuku platformových pedálov. Nehovoriac o kazetách a ďalších komponentoch.


Verím, že aj medzi nami, tu na MTBIKER-i, je mnoho skúsených ľudí, pracujúcich s CNC zariadeniami. No je to skôr technológia výroby komponentov, nie samotných rámov. Nedá mi však nespomenúť CNC prvky, ktoré súčasťou rámu sú. Na mysli mám pätky, rôzne úchyty, vahadlá a podobne. Samostatnú kategóriu však tvoria špeciality ako rámy od výrobcov Actofive alebo Pole.

Moje články o hliníku nemajú za úlohu obhajovať tento materiál. Ich cieľom je oboznámiť čitateľov s tým, čo sa skrýva za výrobou rámov. Je to fascinujúci proces, ktorý sa končí zaparkovaním nášho dvojkolesového kamaráta v garáži. Alebo tým sa to všetko iba začína?