المواد المستخدمة لصناعة هياكل الدراجات الهوائية

هي مادة مركبة غير معدنية، لا تتآكل أو تتأكسد. يستطيع المصمم تشكيلها كيف شاء. يستطيع المصمم جعل أجزاء من الهيكل قوية وأخرى أكثر مرونة كالفرق بين عمود السرج وشوكة العجلة الأمامية. غالية الثمن جدا ويبدأ سعر دراجات الشارع الكربونية من 6000 إلى 20000 ريال سعودي! تعد من الوسائل لتخفيف وزن الدراجة وقد يبلغ وزن الهيكل مع أجزائها الأخرى 7 كيلو أو أقل! وقيمة دراجات الشارع التي تزن 9 كيلو قد تصل إلى 13000 ريال سعودي تقل أو تزيد. بل إن من الصعب وضع سعر أدنى أو أعلى بسبب عدة الطرق لتشكيل الهيكل بالكربون لأن كل مصمم يحاول جعل الهيكل أكثر انسيابية مع الهواء كما يدعي!. فلا توجد طريقة للمستخدم العادي إلا تصديق المصمم. يستخدم الكاربون فايبر كمادة أساسية في السباقات اليوم ليس بسبب الخفة فقط، بل أساسا على قدرة تشكيل الهيكل بشكل انسيابي أكثر من المواد الأخرى. وستجد شكل أعمدة الهيكل بعد التصميم ذات أعمدة مقعرة ومحدبة وغير دائرية، لأن العائق الأساس لسرعة الدراجة عادة هو الهواء. ولاحظ الانسيابية في الصور.

من أكبر عيوب الفايبر كاربون هو قابليته للكسر والانهيار وبشكل مفاجئ إذا تعرض الهيكل لحادث. وسعر المستخدم منه ينزل بسرعة بسبب خوف المشتري من الدراجة المستخدمة الكربونية بالذات. فلو سقطت الدراجة أو تعرضت لحادث واحد فإن قيمتها تهبط كثيرا حتى لو لم يظهر على الهيكل شيء، لأن الكسر البسيط لا يرى من قبل غير المختص. ومن هذا الشدخ البسيط قد يتطور إلى انهيار كامل. وقد يتكسر فجأة والدراج يتدرج فلا يتدارك المشكلة! ولذى ينصح الدراج إذا تعرض لأي حادث ولو كان بسيطا أن ينظر إلى كل جزء من الهيكل ويتأكد من عدم وجود أي شرخ في الهيكل! وقد تناولت الأخبار الكثير من حالات الانهيار لدراجات الكربون وبعضها يخص الشوكة. تستخدم هذه المادة غالبا في دراجات الشارع والمخصصة للسباقات، ولا تعتبر من المواد الجيدة لدراجات الجبل أو دراجات الحمولة والتنقل، وهي بالمقارن أضعف من الألمنيوم! وينصح المختصون بالنظر إلى الهيكل من فترة لأخرى لأي خدوش أو كسور، كما هو الحال مع الألمنيوم.

التايتينيوم

مادة غالية جدا، ومعدل القوة مقابل الوزن يعد الأفضل على الإطلاق، ومضادة للتأكسد والتآكل، وتعيش أكثر من عمر صاحبها بكثير، وتعد أحد الأعاجيب في هياكل الدراجات. لا تأتي إلا باللون الفضي، ومن الصعب صبغه وتغيير لونه! صناعة الهيكل من التايتينويم تعد من أصعب المهن وتحتاج لأدوات خاصة لا تتوفر عادة في الدول النامية والمتسهلكة! فيزيد ثمنها بسبب الأيدي العاملة والأجهزة المستخدمة بالإضافة إلى سعر المعدن (تحتاج إلى اللحام بطريقة Teg Welding). شكل الهيكل يعتمد على الأنابيب الدائرية كالحديد، ولا يستخدم عادة في السباقات لسبب بسيط وأنه لا يتشكل مثل الكاربون، وبالنسبة للمتسابقين، الهواء والانسيابية أهم من الوزن. أما بالنسبة لاستخدام الدراجات خارج السباق، كالترحال والتنقل ولمن يريد الدراجة له وللزمن، فإن التايتينيوم لا مثيل له حاليا بشكل تجاري! وأقل دراجة تبدأ من 12000 ريال سعودي! بل حتى لو تعرضت الدراجة إلى حادث، فإنك لن تخشى على الهيكل أبدا.

يتمتع التايتينيوم بالحيوية كالحديد، بل أكثر. فهو مرن وخفيف ويحب بعض الدراجين هذا الإحساس. كما أن بعض الدراجات تزود بشوكات وقاعدة سرج من الكربون. عيب هذا المعدن أنه غالي الثمن! 

الجدول التالي يساعد على المقارنة بين المعادن الثلاثة في الأعلى ونتركها للمهندسين.

ويختار المصنعون المادة المناسبة لكل دراجة بالأخذ في الاعتبار الصفات

• الكثافة (أو الثقل النوعي) هي مقياس لكيفية المواد الخفيفة أو الثقيلة لكل وحدة حجم.
• يمكن لصلابة (أو معامل المرونة) من الناحية النظرية أن تؤثر على الراحة والقوة وكفاءة نقل الطاقة إلى العجلات والشارع. أما عمليا، فوجود الإطار المطاطي المرن جدا والعجلة والسرج وقياس الدراجة، يجعل من هذا العامل غير مدرك تقريبا إلا لأهل الاختصاص.
• مقاومة الخضوع أو القوة يحدد القوة التي بها تتشوه المادة بشكل دائم. Yield
• حد التعب والتحمل يحدد الحد متانة الهيكل عندما تتعرض لإجهاد دورية من أصر الركوب المستمر أو الارتطام بالمطبات.

ونرجو من المختصين تصحيح المقال!

وهذه بعض المراجع والمصادر وللاستزادة

 Frame Materials for the Touring Cyclist Sheldon Brown

Understanding Bike Frame Materials

ALUMINUM BIKE FRAME FAILURE

THE ADVANTAGES OF AN ALUMINUM BIKE FRAME

Bicycle Frame Wiki