Mutlaka bisikletle ilgilenen birkaç kişi bir araya geldiğinde şu tarz konuşmalar geçer:

- Abi,... yeni bir kadro çıkarmış çok güzel.
- Yaa, şunun da karbon kadrosu var.
- Bence en iyisi 7005 T6.
- Titanyum daha sağlam ama pahalı yaa!
- Benim kadro ...6061...

Peki bu numara ve kodların ne anlama geldiğini hiç merak ettiniz mi? Özellikle de aluminyum alaşımlarda kullanılan bu "garip" kodlar, ne tür bir "Da Vinci Şifre"si acaba? Bu sorunun cevabı, bu yazımızın da konusu...

ÇELİK ALAŞIMLAR

Tüm çelikler, dayanımdan bağımsız olarak aynı doğal sertlik ve ağırlığa sahiptir. Az miktarda krom ve molibden ilave edilmesi, çeliği, dövme işlemine, yani inceltilmeye ve dolayısıyla hafif malzeme yapımına daha dayanıklı hale getirir. Bu alaşım genellikle krom-moli (chrome-moly), kromoli (chromoly), CrMo veya kromo (cromo/chromo) olarak bilinir ve birçok kaliteli çelik kadro, krom-molinin bir türevini kullanır.

Güçlü ve sert malzemeyi daha az kullanmanın, tasarımın ilkesi olduğu doğrudur. Bu malzemelerin kendileri hafif sayılmaz, bu, üreticilere, daha az malzeme ile daha güçlü kadro imalatının yolunu açar. Bir zamanlar, tüm yüksek kaliteli kadrolar kromoliden üretilirdi. Daha fazla dayanıklılık için en son gelinen nokta, "havayla sertleştirilmiş" çelik kadrolardır, bunların dayanım/ağırlık oranı titanyum kadrolarla aynıdır.

Herhangi tür çeliğin dayanımı, tasarımcılara, daha ince borularla sürücülerin "canlı" hissettiği yani esnek tasarımları yapma imkanı sunar. Aluminyum kullanan üreticiler bunu yapamaz, çünkü aluminyum esnerse, yorulur ve sonuçta kırılır. Çelik kadrolar ayrıca görece daha kolay ve ucuz onarım imkanına sahiptir ve teknoloji uzun zamandır hangi kadro malzemesinin en iyi olduğu sorusuna odaklanmaktadır.

Standart çelik alaşımı Demir (Fe, %80.00~%98.00), Karbon (C, %0.03~%1.25), Mangan (Mn, %0.20~%1.60), Fosfor (P, en fazla %0.05), Sülfür (S, en fazla %0.05), ve Silisyum (Si, %0.00~%0.50) içerir. Buna dayanarak bazı kromoli alaşımları aşağıda gösterilmiştir.

FSA Orbit 6061 T6

Büyük boyut için tıkla!

F5	Karbon(C, en fazla %0.15), Mangan(Mn, %0.30~%0.60), Krom(Cr, %4.00~%6.00), Molibden(Mo, %0.44~%0.65)
F5a	Karbon(C, en fazla %0.25), Mangan(Mn, %0.60), Krom(Cr, %4.00~%6.00), Molibden(Mo, %0.44~%0.65)
F9	Karbon(C, en fazla %0.15), Mangan(Mn, %0.30~%0.60), Krom(Cr, %8.00~%10.00), Molibden(Mo, %0.90~%1.10)
F11	Karbon(C, %0.10~%0.20), Mangan(Mn, %0.30~%0.80), Krom(Cr, %1.00~%1.50), Molibden(Mo, %0.44~%0.65)
F22	Karbon(C, %0.05~%0.15), Mangan(Mn, %0.30~%0.60), Krom(Cr, %2.00~%2.50), Molibden(Mo, %0.87~%1.13)
F91	Karbon(C, %0.08~%0.12), Mangan(Mn, %0.30~%0.60), Krom(Cr, %8.00~%9.50), Molibden(Mo, %0.85~%1.05), Aluminyum(Al, %8.00~%9.50), Vanadyum(V, %0.85~%1.05

6061 T6 boru

Büyük boyut için tıkla!

ALUMİNYUM ALAŞIMLAR

Aluminyum alaşımlar, bisiklet kadrolarında en sık kullanılan ikinci gruptur ve yavaş yavaş çeliğin yerini almaktadır. Çelikten %12 daha sert ve %20 daha hafiftir. Paslanmaz ve sarsıntıyı çelikten %50 daha hızlı soğurur. Aluminyumun sertliği, pedala aktarılan gücün oldukça hızlı bir şekilde yere iletilmesini sağlar, fakat aluminyum, yıpratıcı ve kadronun aşırı mekanik zorlamalara ve aşırı yüklere maruz kaldığı sürüş tarzlarına karşı dayanıksızdır. Bu sıkıntı, karbon fiber çatalların ve amortisörlerin kullanılmasıyla ortadan kaldırılmıştır.

İstenen dayanıklılığı sağlamak üzere, 6000 serisi aluminyumlar, kaynaklandıktan sonra hassas ısıl işleme tabi tutulur, sonra yıkanır ve yapay olarak yaşlandırılır. (7000 serisi bu konuda daha iyidir). Bir aluminyum kadro, yoğunlugu dolayısıyla çelikten daha hafif ve dayanıklı imal edilebilir. Bunun için belli et kalınlığını sağlamak üzere boru çapları büyütülür ve böylece sadece iki kat fazla miktarda malzemeyle sekiz kata kadar daha fazla sertlik elde edilir. Ancak, boruların et kalınlığı fazla düşürülmemelidir, aksi halde borudaki bu "çap artımı" (oversizing), beraberinde risk olarak "bira kutusu" etkisini getirir. Aluminyumun hafiflik ve sertliği, onu bugün kullanılan birçok amortisörlü bisikletin kadro malzemesi olarak ilk sıraya oturtmaktadır.

Dövme Aluminyum ve Aluminyum Alaşım Betimleme Sistemi

Dövme aluminyum ve dövme aluminyum alaşımlarının betimlenmesi için 4 haneli sayısal gösterimlerden faydalanılır.

İlk hane, aşağıda açıklandığı gibi alaşım grubundaki ana bileşeni belirtir:

1XXX : En az %99.00 Aluminyum
2XXX : Bakır (Cu)
3XXX : Mangan (Mn)
4XXX : Silikon/Silisyum (Si)
5XXX : Magnezyum (Mg)
6XXX : Magnezyum ve Silikon/Silisyum (Mg ve Si)
7XXX : Çinko (Zn)
8XXX : Diğer elementler
9XXX : Kullanılmamaktadır

6061 T6 boru

Büyük boyut için tıkla!

Saf Aluminyum
En az %99.00 saflıkta aluminyum içeren 1XXX grubunda, son iki hane, en düşük aluminyum yüzdesini belirtir. Bu haneler, yüzde 0.01 hassasiyetle, en düşük aluminyum yüzdesinin kesin rakamını verir, diğer bir deyişle, en düşük %99.00 olan değerin, noktadan sonraki 2 hanesidir. Grup numarasının ikinci hanesi ise, kirlilik sınırlarındaki değişiklikleri gösterir. Eğer bu hane sıfır ise, bu bize, alaşımlanmamış aluminyumun doğal saflık değerinde olduğunu gösterir. Bu hanenin 1'den 9'a kadar olan diğer değerleri ise, kontrol altındaki diğer kirlilik veya alaşım bileşenlerini gösterir.

Aluminyum Alaşımlar

2XXX'den 8XXX'e kadar olan alaşım gruplarında, son iki hanenin özel olarak betimlediği bir şey yoktur, bunlar sadece gruptaki farklı alaşımları betimlemek için kullanılır. İkinci hane ise alaşım modifikasyonlarını belirtir. Eğer bu hane sıfırsa, bu esas alaşımdır, 1'den 9'a kadar olan değerler ise alaşım modifikasyonlarını belirtmek üzere sırayla verilir.

Tav Betimleme Sistemi

Tav Betimleme Sistemi, tüm dövme ve döküm aluminyumlar ve ingot haricindeki aluminyum alaşımları için kullanılır. Bu sistem, değişen tav tekniklerini oluşturan hareket dizilerinin sırası temel alınarak oluşturulmuştur. Tav betimlemesi alaşım numarasını takiben belirtilir. Basit betimlemeler, basit dövmelerin alt kısımlarını belirten bir harfle gösterilir ve gerektiğinde, bu harfleri takip eden bir veya iki haneli sayılar kullanılır. Bu sistem, üretim sürecindeki özel aşamalar temel alınarak tasarlanmıştır, fakat bu işlemlerden sadece bazıları sonuçtaki ürünün özelliklerinde belirgin değişiklikler oluşturur. Basit işlemlerde, sonuçta aynı alaşımın özelliklerinde belirgin değişikliğe sebep olacak başka adımlar uygulanırsa, sayısal betimlemeye ek haneler konur.

Basit Tav Betimlemeleri

F - fabrikasyon. Metalin, sipariş edildiği şekilde, herhangi bir kısmında, sertleştirme veya ısıl işlem uygulanmadığını belirtir. Mekanik özellik sınırları yoktur ve sertlik dereceleri her üründe farklı olabilir.

O - annealed. Dövme ürünlere, mekanik özelliklerini mümkün olan en alt sınırlara getirmekiçin yapılan işlemlerdir. Bunlar çoğunlukla "ölü yumuşak" (dead soft) metal olarak bilinir. (annealed : Bir metalin aşırı ısıtılıp soğutulması, bundan sonra "ısı değişimi" olarak anılacaktır)

W - çözeltiyle ısıl işlem. Dengesiz tavlama işlemidir ve (7XXX) sınıfı ısıl işlem uygulanabilen alaşımlarda kullanılır. Isıl işlemden sonra, alaşım, sertleşmesi için oda sıcaklığında kendi doğal halinde "yaşlanmaya" bırakılır. Tam betimleme için sadece doğal yaşlandırma süresi belirtilebilir. (örneğin "W 1hr.")

H - germe-sertleştirmesi. Germe sertleştirmesi veya soğuk işlemlerle sertliği artan dövme ürünlere uygulanır. "H"yi daima iki haneli bir sayı izler.

T - F, O veya H dışındaki tavlamaları yapmak için ısıl işlem. Isıl işlemle sertliği artan ürünlere, germe-sertleştirmesiyle veya germe sertleştirmesi kullanılmadan uygulanır. "T" yi daima bir veya daha fazla haneli bir sayı izler.

6061 T6 levha

Büyük boyut için tıkla!

"T" Tavlamanın Alt Kısımları

Isıl İşlenebilir Alaşımlar

T1 yüksek sıcaklıktan soğutma ve yeterli dengeye kadar doğal yaşlandırma.
Genellikle çekme ürünlerde uygulanır ve 6XXX serisi alaşımlarla sınırlıdır.

T2 yüksek sıcaklıktan soğutma, soğuk işleme ve yeterli dengeye kadar doğal yaşlandırma.
Genellikle döküm ürünlerde uygulanır.

T3 çözeltili ısıl işlem, soğuk işleme ve yeterli dengeye kadar doğal yaşlandırma.
(T4 + soğuk işleme)

T4 çözeltili ısıl işlem ve yeterli dengeye kadar doğal yaşlandırma. T5 yüksek sıcaklıktan soğutma ve yapay yaşlandırma.
Genellikle 6XXX serisi alaşımlardaki çekme ürünlere uygulanır. (T1 + yapay yaşlandırma)

T6 çözeltili ısıl işlem ve yapay yaşlandırma.
(T4 + yapay yaşlandırma)

T7 çözeltili ısıl işlem ve aşırı yaşlandırma/dengeleme.
Bazı özel karakteristikleri kontrol etmek için, alaşımı en yüksek mekanik dayanım noktasına ulaştırmak üzere, çözeltili ısıl işlem uygulanmış ve ısıl yolla aşırı yaşlandırılmış alaşımlara uygulanır.

T8 çözeltili ısıl işlem, soğuk işleme ve yapay yaşlandırma.
(T3 + yapay yaşlandırma)

T9 çözeltili ısıl işlem, yapay yaşlandırma ve soğuk işleme.
(T6 + yapay yaşlandırma)

T10 yüksek sıcaklıktan soğutma, soğuk işleme ve yapay yaşlandırma.
Genellikle döküm ürünlere uygulanır. (T2+yapay yaşlandırma)

İzleyen numaralar dövme ürünlerin gerilimden gevşemesi için atanmıştır:

T_51 Yüzde 1 ila 3 arasındaki sabit değerle gerilen soğuk işlenmiş çubukların gerilimden gevşemesine atanmıştır. Gerilme işlemi, çözelti ısıl işlemi veya yüksek sıcaklıktan soğutma işleminden sonra yapılır. Gerilmeden sonra düzeltme yapılmaz.

T_510 Yüzde 1 ila 3 arasındaki sabit değerle gerilen çekme ürünlere ve çekilmiş borulara uygulanır. Gerilme işlemi, çözelti ısıl işlemi veya yüksek sıcaklıktan soğutma işleminden sonra yapılır. Gerilmeden sonra düzeltme yapılmaz.

T_511 Yüzde 1 ila 3 arasındaki sabit değerle gerilen çekme ürünlere ve çekilmiş borulara uygulanır. Gerilme işlemi, çözelti ısıl işlemi veya yüksek sıcaklıktan soğutma işleminden sonra yapılır. Bu ürünlerde, gerilmeden sonra, standart hata paylarını sağlamak üzere az miktarda düzeltme kabul edilir.

Wheeler Falcon 10, 7005 T4 kadro

Büyük boyut için tıkla!

"H" Tavlamanın Alt Kısımları

Isıl İşlem Uygulanamayan Alaşımlar

H1 sadece gerilerek sertleştirilmiş. Ek ısıl işlemler olmadan, gerilerek sertleştirilmiş veya istenen sertlik seviyesine ulaşması için soğuk işlenmiş ürünlere uygulanır. Bu betimlemedeki izleyen numara gerilmeyle sertleştirmenin derecesini belirtir.

H2 kısmi ısı değişimi (anneal) ile gerilerek sertleştirilmiş. Gerilerek sertleştirilmiş veya kısmi ısı değişimi ile istenen seviyeden daha fazla soğuk işlenmiş ürünlere uygulanır. Bu betimlemedeki izleyen numara, kısmi ısı değişiminden sonraki gerilmeyle sertleştirmenin derecesini belirtir.

H3 gerilerek sertleştirilmiş ve dengelenmiş. Gerilerek sertleştirmeden sonra oda sıcaklığında yaşlandırılarak yumuşatılmış magnezyum-aluminyum sınıfı ürünlere uygulanır. Bu ürünler önce istenen miktarda gerilerek sertleştirilir, daha sonra inceltilebilirliğinin arttırılması için düşük sıcaklıkta ısıl işlem uygulanır. Bu betimlemedeki izleyen numara, dengelemeden sonra geri kalan gerilmeyle sertleştirmenin derecesini belirtir.

H1, H2 veya H3'ü izleyen sayılar, gerilme sertleştirmesinin derecesini belirtir:

H_1 1/8 sert
H_2 1/4 sert
H_3 3/8 sert
H_4 1/2 sert
H_5 5/8 sert
H_6 3/4 sert
H_7 7/8 sert
H_8 tam sert (tam ısıtma-soğutmadan sonra ortalama %75 küçülme).
H_9 çok sert (özel alaşımlar ve ürün gruplarıyla sınırlıdır).

Bisiklet Kadrolarında Kullanılan Başlıca Aluminyum Alaşımları

6061	Aluminyum(Al, %97.92), Krom(Cr, %0.23), Bakır(Cu, %0.30), Demir(Fe, %0.35), Galyum(Ga, %0.02), Magnezyum (Mg, %1.00), Mangan(Mn, %0.05), Nikel(Ni, %0.05), Silisyum(Si, %0.65), Titanyum(Ti, %0.04), Vanadyum(V, %0.01), Çinko(Zn, %0.08), Diğer Elementler (en çok %0.0195)
7005	Aluminyum(Al, %97.9235), Krom(Cr, %0.1), Bakır(Cu, %0.1), Demir(Fe, %0.2), Galyum(Ga, %0.02), Magnezyum (Mg, %1.30), Mangan(Mn, %0.50), Nikel(Ni, %0.02), Silisyum(Si, %0.15), Titanyum(Ti, %0.02), Vanadyum(V, %0.01), Çinko(Zn, %4.50), Zirkonyum(Zr, %0.14), Diğer Elementler (en çok %0.0165)

Cinelli 6061 T6 gidon boğazı

Büyük boyut için tıkla!

TİTANYUM ALAŞIMLAR

Titanyum, kadro imalatı için dayanıklılık ve hafifliğin mükemmel bir bileşimini sunar. Titanyum, çeliğin yarısı kadar sertlik ve yoğunluğa sahiptir. En güçlü titanyum alaşımları rahatlıkla çelikle karşılaştırılabilir. Sert titanyum kadrolar, çeliğe göre daha büyük, ancak aluminyuma göre daha küçük çaplı borulara gerek duyar. Titanyumun, paslanma gibi kimyasal aşınmalara karşı çok dayanıklıdır, ve yarışçılar için yeterince sert ve güçlü kadrolar yapılmasına imkan sağlar. Birçok titanyum alaşımı 3Al/2.5V alaşımı (Aluminyum Al, %3.00/ Vanadyum, V %2.50), daha dayanıklı bir alaşım için 6Al/4V kullanılabilir.

Titanyumun pahalı olma sebebi sadece malzemesi değildir. Kaynaklama, birikimden kaçınmak için titiz bir şekilde yapılmalı ve hassas bir şekilde işlenmelidir.