Tecnica
I Materiali del Telaio: l'Alluminio
di Stefano Orazzini
LE PROPRIETA'
La proprietà che ha spinto l'industria ciclistica e non solo ad impiegare l'alluminio è senza dubbio la densità; il valore che fa segnare alla bilancia (2,7 kg/dm3) è pari alla metà di quello del titanio e addirittura un terzo di quello dell'acciaio.
Solo magnesio e berillio, tra gli elementi strutturali, fanno segnare pesi inferiori ma la loro penetrazione sul mercato attualmente è pressoché nulla, vuoi per gli alti costi di produzione che per altre caratteristiche intrinseche dei due metalli.
La bassa densità quindi permette di allestire una struttura molto leggera a vantaggio del rendimento su strada in particolar modo in salita, dove la resistenza al peso diventa il nemico numero uno da combattere.
Un telaio allestito con tubazioni in alluminio dell'ultima generazione raggiunge pesi di poco inferiori ad 1 kg, quindi, rispetto ai mezzi costruiti in acciaio, il guadagno sul telaio è mediamente di 400-500 g e di circa 200-300 g su quelli in titanio; per i patiti della leggerezza a tutti i costi sono un enormità ...
Molti si chiederanno perché nei telai in alluminio, avendo il materiale una densità pari alla metà e ad un terzo rispetto a titanio ed acciaio, anche il loro peso non rispecchi la stessa proporzione.
Ciò è dovuto prevalentemente all'utilizzo di tubazioni di diametro più grande (oversize) e quindi più pesanti, per garantire ai telai in alluminio una rigidità maggiore.
Vediamo i motivi di questa scelta.
Il concetto di rigidità del telaio, ci indica quella proprietà meccanica della struttura che non fa disperdere la forza impressa sui pedali dal ciclista. Negli ultimi dieci anni, per soddisfare la domanda di telai rigidi, gli sforzi delle aziende del settore si sono concentrati sulla ricerca in questo campo e l'alluminio, pur essendo un materiale elastico rispetto ad acciaio e titanio, ha invaso il mercato del ciclo.
Come si spiega tutto ciò ?
L'alluminio infatti fa registrare il più basso modulo elastico, con un valore pari ad un terzo di quello dell'acciaio e di due terzi rispetto a quello del titanio.
Perché allora si parla di telai in alluminio rigidi ? Per capire il concetto che sta alla base di queste affermazioni pensiamo a due sbarre cilindriche in alluminio lunghe 1 metro: una del diametro di 5 cm e l'altra del diametro di 1 cm; potremmo saggiare la rigidità delle due sbarre prendendole per gli estremi e cercando di piegarle.
La più elastica opporrà meno resistenza, viceversa per piegare la più rigida occorrerà un impegno di forza più elevato.
La sbarra da 5 cm ovviamente risulterà quella più rigida. Infatti la rigidità aumenta proporzionalmente con la terza potenza della variazione di diametro della sezione della tubazione.
Infatti se raddoppio il diametro la rigidità incrementa di 8 volte (23), se triplico il diametro la rigidità incrementa di 27 volte (33)!!
La nota stonata è che la variazione di peso è funzione quadratica della variazione di diametro, ovvero aumentando il diametro il peso aumenta al quadrato della variazione di diametro. Quindi se raddoppio il diametro il peso aumenta di 4 volte (22), se lo triplico di 9 volte (32).
Da qui si capisce come una struttura in alluminio con tubazioni maggiorate (oversize) risulti più rigida di una allestita in acciaio e, grazie alla sua densità ridotta, mantenga contenuto il suo peso.
