Het frame (in het Nederlands fietskader genoemd) is de ruggegraat of het geraamte van de racefiets en het zwaarste deel. Alhoewel met het gebruik van carbon zwaar een relatief begrip is geworden. Maar wij zullen het in dit artikel enkel over staal hebben.
Stijf en sterk maar niet te
Het klassieke fietsframe bestaat uit 2 driehoeken die op trek en druk worden belast en samengesteld zijn uit buizen. Deze buizen worden de balhoofdbuis, de bovenbuis, de onderbuis, de zitbuis, de liggende en staande achtervork genoemd (zie hieronder).
Al deze buizen zijn hol en moeten zowel sterk en stijf als licht zijn maar zo simpel is het niet. Een te licht frame kan slap en zwieperig zijn, een te sterk of stijf frame kan ervoor zorgen dat je iedere oneffenheid in de weg merkt wat het fietsen enorm onaangenaam maakt.
Je kunt je dus inbeelden dat er van in het begin een constante evolutie geweest is om het frame zo goed mogelijk te laten voldoen aan bovenstaande eisen.
Het meest gebruikte materiaal voor de opkomst van aluminium en later nog carbon was staal. Staal heeft namelijk de volgende voordelen: grote sterkte en stijfheid, gemakkelijke produceerbaarheid, hoge hardheid, hoge slijtvastheid en lage prijs. De grootste nadelen zijn het grote gewicht en dat het snel roest.
Vroeger vond je in elke stad of gemeente wel een fietsenmaker die zelf zijn frames opbouwde. Een ambt dat op enkele uitzonderingen praktisch volledig is uitgestorven en vervangen is door de Aziatische bedrijven die carbon frames samenstellen voor alle belangrijke fietsmerken.
De buizen van het frame
Standaard werden voor de bovenbuis, onderbuis, zitbuis en balhoofdbuis ronde buizen gebruikt. Bij tijdritfietsen werden meestal ovale of afgeplatte buizen gebruikt voor een betere aerodynamica en meer stijfheid en sterkte. Columbus Air en Max zijn enkele voorbeelden. Deze ovale buizen worden ook wel oversized buizen genoemd en zijn typisch voor aluminium fietsen.
De liggende achtervork loopt dun uit en is tevens ovaal omdat deze buis vooral in verticale richting wordt belast en de belasting het grootst is nabij het bracket.
De staande achtervork wordt ter hoogte van de remnok op buiging belast waardoor deze daar dikker is uitgevoerd. Naar de zadelstrop en de achterpatten loopt deze terug dunner uit.
Om meer stijfheid te verkrijgen worden de buizen van de staande en liggende achtervork verbonden door middel van een bruggetje. Soms gebeurde het wel eens dat dit bruggetje werd weggelaten bij de liggende achtervork zoals in onderstaande foto.
Naast de extra sterkte dient het bruggetje bij de staande achtervork om de achterrem aan te bevestigen.
Bij Gazelle is de achterbrug van de staande achtervork vervangen door een vlindermannetje waardoor het ook gemakkelijk is om een Gazelle frame te herkennen.
Reynolds, Columbus, Tange, …
De fietsenmaker of constructeur kocht zijn buizen aan bij een leverancier van buizen en bouwde dan zijn frames op in zijn atelier. De belangrijkste en bekendste leveranciers waren en zijn nog steeds
- uit Engeland: Ti-Reynolds,
- uit Italië: Columbus en Oria,
- uit Japan: Ishiwata en Tange,
- uit Frankrijk: Vitus en Super Carbonite.
Gewoonlijk werden de buizen gegraveerd door de leveranciers: bij Columbus een duifje, bij de rest een cijfer. Eens de buizen gelakt kun je deze gravering niet meer zien en daarom voorzagen de leveranciers op de staande buis een kleine sticker met het type buis. Altijd een handig hulpmiddel om te weten of je een degelijke racefiets of eerder een simpele tourfiets hebt gekocht.
Gelaste en getrokken buizen
Zoals boven al aangehaald zijn de buizen hol, om zo licht mogelijk te zijn. Ze worden gelast of naadloos getrokken.
De gelaste buizen werden gewoonlijk gebruikt voor gewone fietsen of goedkopere tour- of racefietsen. Men vertrekt hierbij van een reep plaatstaal die tot een buis wordt omgerold waarna de naad wordt dichtgelast en weggeslepen om een glad oppervlak te bekomen. Dit is de goedkoopste manier om framebuizen te vervaardigen.
Buizen van hoogwaardige staallegeringen en dus van de betere en duurdere racefietsen werden en worden nog steeds naadloos getrokken, Hierdoor kunnen buizen met een veel dunnere wanddikte worden geproduceerd en daar draait het tenslotte om.
Het spreekt voor zichzelf dat een buis met naden nooit zo sterk kan zijn als een naadloze buis. Bovendien worden de buizen koud getrokken omdat door te hoge temperaturen de kwaliteiten negatief kunnen worden beïnvloed.
Butted tubes
Omdat de buizen niet overal even sterk moeten zijn maakt men gebruik van de zogezegde butted tubes waarbij de uiteinden verdikt zijn. De buizen worden namelijk aan elkaar gezet door middel van lugs aan de uiteinden waardoor het materiaal in de lugs dikker moet zijn om een stevige verbinding te verkrijgen.
De rest van de buis (dus niet ter hoogte van de lugs) is bij de butted lugs dunner uitgevoerd wat voor een materiaalbesparing zorgt. Er bestaat single butted, double butted en triple butted.
- Bij single butted buizen is slechts 1 uiteinde van de buis verdikt
- Bij double butted buizen zijn beide uiteinden verdikt, de wanddikte van de uiteinden heeft dezelfde dikte
- Bij triple butted buizen zijn net zoals bij de double butted buizen de uiteinden verdikt maar is de wanddikte van beide uiteinden verschillend
Als staallegering werden vroeger vooral 2 types gebruikt: mangaan molybdeen en chroom molybdeen. Het populaire Reynolds 531 was sedert 1935 jarenlang de standaard en is een voorbeeld van mangaan molybdeen staal waarbij het getal 531 staat voor de verhoudingen Mangaan-Molybdeen en koolstof in de legering.
Reynolds 753 waren jarenlang de lichtste buizen met slechts een wanddikte van 0,7mm aan de uiteinden en 0,38mm in het midden. Ook de concurrenten brachten zeer lichte buizen op de markt zoals de Columbus SL (strada leggera) en de Ultimate Superlight van Tange.
Columbus experimenteerde ook volop met hexagonale buizen waarbij de buis uitwendig niet meer rond was maar hexagonaal (de Gilco design profielen). Deze buizen werden gebruikt bij de Colnago Master.
Ook werden soms extra verstevigingen binnen in de buis aangebracht onder de vorm van ribben. Dit natuurlijk ter hoogte van de lugs en de plaatsen die het meest werden belast zoals de bracket.
Met deze butted tubes was het mogelijk om frames te maken die nauwelijks 2 kg wogen. Enorm licht maar nog steeds een enorm verschil met carbon frames die slechts 700 – 900 gram wegen.
Ook nu nog worden er stalen frames gemaakt met de nieuwere modernste legeringen die nog lichter zijn dan hun voorgangers. Het lichtste stalen frame opgebouwd uit Dedacciai buizen weegt slechts 1500 gram wat vergelijkbaar is met het gewicht van een aluminium frame.
Herkennen butted tubes
Stel dat je een vintage stalen frame of fiets hebt gekocht en je wilt weten uit welk type buizen deze is opgebouwd. Hangt er een sticker aan dan is het niet zo moeilijk alhoewel het altijd bij een gerestaureerd exemplaar mogelijk is dat er een andere niet correcte sticker aan hangt.
Aan de buitenkant kun je het zowieso niet zien of je moet met de Gilco design buizen te maken hebben. Wel kun je aan het geluid dat je hoort wanneer je tegen een buis tikt, iets afleiden. De betere hoogwaardige buizen hebben een helder, hoog geluid.
Ook kun je de bracket-lug aan de binnenkant controleren. Merk je hier laswerk op dan is de buis van inferieur materiaal want de hoogwaardige buizen worden enkel gesoldeerd bij een lagere temperatuur van 700-800°C. Lassen zou een gedeelte van de lichtgewicht buizen onherroepelijk beschadigen.
