Material und Verarbeitung von Stahl

Stahl war bis in die 90er Jahre des letzten Jahrhunderts das am meisten verbreitete Material für Fahrradrahmen. Heute wird es fast nur noch von kleinen Schmieden im Massrahmen- und Kleinserienbau verwendet. Wieso? Stahl kam im Laufe seiner Entwicklung an einen Punkt, welcher die Massenproduzenten überforderte; zu dünnwandig die Rohre zum schweissen, zu hart zum fräsen, zu teuer in der Herstellung. Aluminium bot sich geradezu an. Einmal mit den Tücken der Aluschweisstechnik vertraut, liessen sich die Rahmen wesentlich billiger und schneller fertigen. Zudem suggerierten sie dem Kunden durch die dicken Rohrdurchmesser, mehr für ihr Geld zu bekommen. Im hochwertigen Bereich liess sich mit Alu die Grenze des leichtest machbaren gegenüber Stahl nochmals deutlich nach unten verschieben, so dass Alu in allen Marktsegmenten zum favorisierten Material wurde. Mittlerweile wurde Aluminium im hochwertigen Bereich jedoch von Carbon verdrängt.

Abgesehen von wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist der einzige Nachteil von Stahl sein hohes spezifisches Gewicht; deshalb muss eine Konstruktion aus Stahl viel ausgeklügelter sein als eine aus Aluminium. Überflüssiges Material kann sich ein Stahlrahmen nicht leisten, darum ist der Stahlleichtbau aufwändiger. Die Vorteile von Stahl machen den Nachteil aber mehr als wett, wenn man auf maximale Langlebigkeit Wert legt. Nebst der Tatsache, dass Stahl beim Schweissen ein geringeres Versprödungsrisiko aufweist, hat Stahl auch eine höhere Zugfestigkeit (ausgenommen Carbon in Faserlängsrichtung), einen höheren E-Modul (mehr Steifigkeit), eine höhere Bruchdehnung und eine höhere Dauerfestigkeit als alle anderen im Rahmenbau verwendbaren Materialien. Ausserdem lassen sich Stahlrahmen fast immer mit vernünftigem Aufwand reparieren, und selbst wenn eine Reparatur einmal nicht mehr möglich ist, kann ein Stahlrahmen sehr umweltfreundlich zu fast 100% recycelt werden. Carbon zum Beispiel kann langfristig nur als Sondermüll gesehen werden.

Oft wird als Nachteil von Stahl die Korrosionsanfälligkeit genannt (Rost). Deswegen sind meine Rahmen aussen durch eine Phosphatierung und eine zweischichtige, extrem widerstandsfähige Pulverbeschichtung geschützt. Innen werden die Rohre mit einer Hohlraumversiegelung behandelt. Die Anlötteile für Kabelführung und Flaschenhalter sind aus Edelstahl gefertigt, um an diesen exponierten Stellen Rost im vornherein auszuschliessen.

Die Rohre für meine Stahlrahmen beziehe ich von renommierten Herstellern; hauptsächlich von Dedacciai, welche als Rohmaterial unter anderem 18MCDV6 verwenden, einen mikrolegierten Stahl, der am Ende der Veredlung eine Zugfestigkeit von 1400 N/mm² erreicht. Ausserdem beziehe ich Rohre von der englischen Traditionsfirma Reynolds, die mit ihrem Rohr 853 den Löt- oder Schweissvorgang zur Erhöhung der Materialgüte ausnützen (Air-Hardening). Auch Columbus, einst Marktleader, bietet immer mal wieder eine interessante Spezifikation, die ich gerne an meinen Rahmen verbaue. TrueTemper, bekannt von den Urbikes aus Kalifornien, ist in Europa mittlerweile fast in Vergessenheit geraten, ich habe aber dennoch einige Rohre aus deren Programm am Lager, um für jeden Kunden das am besten passende Rohr verbauen zu können.

Den neuesten Entwicklungen von Reynolds und Columbus, ein hochfester Edelstahlrohrsatz, habe ich mich bislang verwehrt. Zu teuer ist das Rohrmaterial und zu aufwändig ist die Verarbeitung, als dass wirklich noch ein signifikanter Preisunterschied zu Titan zustande käme. Dann nehme ich lieber gleich Titan.

TIG-Schweissen (Tungsten-Inert-Gas)

Standardmässig werden meine Rahmen TIG-geschweisst. Beim TIG-schweissen (zu Deutsch "WIG-schweissen") wird das Metall durch einen an der Wolfram(engl.: Tungsten)-Elektrode gezündeten Lichtbogen zum Schmelzen gebracht. Zusätzlich wird mit der zweiten Hand des Schweissers Schweisszusatz ins sogenannte Schweissbad hinzugeführt und so die beiden Rohre verschweisst. Der ganze Vorgang wird durch eine Düse mit Edelgas (Reinst-Argon) überspült, damit sich keine unerwünschten Elemente in die Schweissnaht einlegieren. Ich verwende zusätzlich auch Spülgas für das Innere des Rahmens, was die Qualität der Schweissnähte nochmals ungemein erhöht.