Gibt es so etwas wie Rahmenversagen?

Ja, Rahmen versagen auch dann, wenn sie nicht gestürzt oder übermäßig hart gefahren wurden. Die einzige Möglichkeit, dieses Problem zu mindern, besteht darin, den Rahmen während der Wartung und Reinigung regelmäßig zu inspizieren. Suchen Sie nach Rissen. Achten Sie beim Fahren auf Knarren und Quietschen und finden Sie immer die Ursache (es könnte ein Riss sein).

Denk daran, dass:

• Eine schlechte Schweißnaht kann jahrelang gut halten, bevor sie auseinanderfällt.

• Ungeprüfter Rost kann sich durch Stahlrohre fressen, entweder von außen nach innen oder von innen nach außen. Sobald es beginnt, müssen Sie es im Auge behalten, sonst nimmt es irgendwann den Rahmen. Rust scheint auch einen "guten Geschmack" in Sachen Schläuche zu haben, indem er das hübsche italienische Zeug beispielsweise Gaspfeifen-Schwinn vorzieht.

• Metallermüdung kann Risse bilden, die langsam wachsen, bis der Rahmen plötzlich bricht (ich habe dies persönlich gesehen, wo die Kettenstrebe auf das Ausfallende trifft, und an Kurbelarmen).

Aluminium ist der schlimmste Übeltäter für Ermüdungsrisse. Aluminium-Sattelstützen und -Gabelschaftrohre neigen auch dazu, Aluminiumoxid-Blüten zu entwickeln, die das Sattelrohr/Gabelschaftrohr im Rahmen dauerhaft blockieren können.

Carbon überlebt normalerweise keinen Crash, der schlimm genug ist. Ich habe von langfristigen Delaminationsproblemen gehört, aber noch nie persönlich eines gesehen. AFAIK: Jeder Carbonrahmen "stirbt" bei einem Unfall oder Missgeschick, das den Rahmen so stark beschädigt, dass der Besitzer ihm nicht mehr vertraut. Hat jemand Geschichten darüber, was mit Kohlenstoff passiert, der nicht abgestürzt ist?

Als konkretes Beispiel unten ist mein eigenes Versagen vor ein paar Jahren. Es geschah, als ich einen sehr steilen Hügel erklomm. Ich hörte ein lautes „Plopp“ und merkte nicht, was passierte, bis ich mich umsah und sah, dass sich die Kettenstrebe bei jedem Pedaltritt vom Ausfallende löste. Dies ist ein Stahlrad und war übrigens komplett reparierbar. Ich bin deswegen nicht gestürzt (aber ich bin auch nicht schnell gefahren). Beachten Sie das kleine bisschen Rost, das oben am Riss sichtbar ist. Es weist darauf hin, dass der Riss schon einige Zeit vor dem Totalausfall vorhanden war.

Was Sie meinen, wird manchmal als katastrophaler Ausfall bezeichnet, wenn ein Rahmen unter Last versagt. Das kommt zwar hin und wieder vor, ist aber relativ selten. Es gibt Geschichten von defekten Carbonrahmen, die während der Fahrt spontan ausfallen, aber das scheinen immer Geschichten von Freunden zu sein. Die meisten Rahmen, die "versagen", tun dies aufgrund von Verkehrsunfällen oder anderen Schäden. Und wie Gary betont, sind das Tretlager (und die Befestigungsösen) wahrscheinlich Verschleißbereiche.

Dabei spielt auch das Rahmenmaterial eine Rolle. In Radsportkreisen ist die gängige Meinung, dass Stahl am haltbarsten ist – er kann wieder in Form gebogen und sogar neu geschweißt werden. Aluminiumrahmen können das nicht. Und Kohlefaserrahmen haben den Ruf, empfindlich zu sein; Wenn eines davon kaputt geht, werfen Sie es weg und besorgen sich ein neues, da alle Reparaturen unzuverlässig sind.

Daran ist zwar etwas Wahres, aber Stahl kann bis zu einem Punkt beschädigt werden, an dem eine Reparatur und Wiederverwendung unsicher wäre. Und Kohlefaser ist haltbarer als die Leute annehmen. Aber die Beurteilung eines beschädigten Rahmens ist oft schwieriger, als ihn einfach auszutauschen. Es gibt Profi-Schrauber, die diese Art von Bewertung basierend auf Erfahrung durchführen können, aber ohne den Rahmen durch ein Röntgengerät zu schicken, können Sie wirklich definitiv sagen, dass ein Rahmen nach dem Biegen und erneuten Schweißen sicher belastbar ist ?

Im Allgemeinen ist der Rahmen der langlebigste Teil des Fahrrads. Aber auch sie kann irreparabel beschädigt werden.

Ja - Rahmen unterliegen Verschleiß, Alterung und Ermüdung. Der Hauptproblembereich oder Fehler bei den meisten Rahmen ist das Tretlager. Sowohl bei Metall- als auch bei Carbonrahmen ist dies ein Punkt mit hoher Belastung und Biegung. Aber jede Schweißnaht oder Verbindung ist Belastungen ausgesetzt und kann mit der Zeit versagen.

Sie sollten regelmäßig den gesamten Rahmen inspizieren und dabei besonders auf Schweißpunkte oder Verbindungen achten. Achten Sie genau auf Anzeichen von Lack- oder Schweißrissen sowie Rost auf Stahlrahmen. Der beste Weg, dies zu tun, besteht darin, den Rahmen von Hand zu waschen und ihn unterwegs zu inspizieren. Wenn Sie möchten, dass er noch länger hält, tragen Sie etwa alle sechs Monate eine Schicht Fahrrad- oder Autowachs auf Ihren Rahmen auf. Wachs erschwert das Anhaften von Schmutz und Schlamm an Ihrem Rahmen und erleichtert die nächste Reinigung.

Wenn Sie es sich jedoch zur Gewohnheit machen, Ihren Rahmen zu reinigen und zu inspizieren, ein „durchschnittlicher“ Fahrer sind (nicht übermäßig schwer oder aggressiv von Sprüngen und Drops fahren), das Fahrrad richtig lagern und gut pflegen, könnte es Sie möglicherweise überleben.

Ich habe ein paar alte Stahlrahmen gesehen, die kaputt gegangen sind. In einem Fall brach das Unterrohr an der Stelle, an der die am Unterrohr montierten Schalthebel befestigt waren, in zwei Teile. In einem anderen Fall war der Riss an der Verbindungsstelle zwischen Unterrohr und Tretlager. Ich habe auch gesehen, dass Sitzstreben am Sitzrohr getrennt sind.

Aber all diese Ausfälle traten an Fahrrädern auf, die ganz offensichtlich jahrelang (wenn nicht Jahrzehnte) im Regen gestanden hatten und alle noch gefahren wurden, sogar mit dem gebrochenen Rahmen . Der traditionelle „Diamant“-Stahlrahmen ist außerordentlich robust.

Nur einige Hinweise zum Erkennen von Rissen in Metallrahmen:

Suchen Sie nach Rissen im Lack. Diese können zum Beispiel ziemlich klein sein, sogar ~5 mm lang.

Schauen Sie sich die Belastungspunkte der Schweißnaht an - das ist normalerweise nur am Rand der Schweißraupe, wo das Metall am dünnsten ist. Tretlager nehmen die meiste Belastung des Fahrrads auf, versagen aber selten, weil sie am stärksten gestützt werden. Aussetzer sind meiner Erfahrung nach die häufigsten Fehlerquellen im Laufe der Zeit. Die meisten Stürze kommen von vorne und zeigen sich in der Gabel oder dort, wo das Steuerrohr auf das Unterrohr trifft. Das sind die Stellen, an denen man suchen muss.

Aluminium kann plötzlich brechen. Mir ist das am Lenker passiert. Normalerweise biegt sich Stahl, bevor er bricht, und ist in dieser Eigenschaft viel sicherer. Leute, die davon sprechen, dass Carbon langlebig ist, sind entweder Fanboys oder Verkäufer. Jeder weiß, dass Kohlenstoff dramatisch brechen kann.

Vordere Ausfallenden, Gabelkrone und Lenker sind wirklich die ultimativen Sicherheitskontrollpunkte, die es zu beobachten gilt. Ausfälle dort können töten. Das Brechen der hinteren Ausfallenden ist schlimm, aber normalerweise nicht sehr gefährlich.

Ausgefallene leichte Rennräder sind am anfälligsten. Ein Rahmenversagen bei einem Pendlerfahrrad aus Stahl tritt normalerweise lange auf, nachdem das Fahrrad aus anderen Gründen verschrottet wurde. Wenn Sie sich wirklich Sorgen um einen Rahmenausfall machen, achten Sie auf das vordere Ende, verwenden Sie kein Aluminium oder Carbon, und Sie werden auch mit alten Fahrrädern gut fahren können.

Manchmal haben etwas große oder schwere Personen > 200 Pfund mehr Probleme mit Rahmenermüdung als der Rest von uns, da die meisten Fahrräder für kleinere Fahrer ausgelegt sind.

Der Rahmen meines Giant Explorer hatte vor ein paar Wochen einen plötzlichen katastrophalen Ausfall. Der Duraluminiumrahmen spaltete sich ohne Vorwarnung über beide Rohre, als ich abstieg, wobei sich die beiden Räder vollständig voneinander trennten. Es ist nur 9 Jahre alt, ich habe es neu gekauft, es ist noch nie jemand damit gefahren, und es wurde in keiner Weise misshandelt. Da es sich um einen Roadster mit eingebautem Gepäckträger handelt, sollte er für den Transport einer Last ausgelegt sein. Es wurde ziemlich viel benutzt, aber nur auf Straßen und Radwegen und hauptsächlich zum Einkaufen, Reisen oder Vergnügen. Die Rohre brachen an einer eindeutig schwachen Stelle, wo die Kabel in die Rohre eindrangen. Dies sollte anderen Besitzern dieses Modells eine Warnung sein, den Rahmen in diesem Bereich, insbesondere das Unterrohr, zu überprüfen. Ich war nur relativ leicht verletzt, aber es hätte viel schlimmer, sogar tödlich sein können,

Ich habe es geschafft, einen Stahlrahmen etwa 2 Jahre nach dem Kauf zu zerbrechen. Das beinhaltete jedoch einen Absturz ein Jahr nachdem er es besaß und es dann in die Zerstörung fuhr. Ich bemerkte nach dem Sturz (in einen Graben), dass sich die Geometrie kürzer und enger anfühlte. Ich bin aber einfach weitergefahren. Im Nachhinein war das vielleicht nicht das Intelligenteste.

Ich habe drei Fahrräder mit scheinbar Spannungsbrüchen am unteren Ende des Sattelrohrs und am oberen Ende des Tretlagergehäuses gesehen. Ein Fahrradmutterfreund mit mehr metallurgischem Wissen als ich sagt mir, dass dies durch Kaltverfestigung verursacht wird - was dasselbe ist, was dazu führt, dass eine Büroklammer nach wiederholtem Biegen spröde wird. Jetzt, wo dies nach über 20 Jahren täglichen Gebrauchs meinem treuen Chrom-Moly-Fuji Gran Touer SE-Rahmen passiert ist, habe ich den Verdacht, dass die Angewohnheit, beim Rollen auf das linke Pedal zu steigen und abzusteigen, etwas ist, das wahrscheinlich viel bringt zusätzliche Belastung/Flexion auf diesem Gelenk.

Lassen Sie mich versuchen, etwas weiter zu gehen als die anderen bisherigen Antworten. Meine Fähigkeit, dies gut zu erklären, ist möglicherweise dadurch eingeschränkt, dass ich kein Ingenieur bin. Über Korrekturen würde ich mich freuen.

Ermüdungsbedingte Lebensdauern

Dieser Abschnitt beschreibt die Lebensdauer des Rahmens im Verhältnis zur Ermüdung, dh nach wiederholtem normalen Gebrauch ohne Stürze oder Schäden. Allgemein gilt, dass Stahl und Titan die langlebigsten Rahmenmaterialien sind, zB [diese Antwort] auf eine verwandte Frage 1 . Dies erfordert etwas Auspacken. Viele Materialien ermüden nach wiederholten Belastungen (z. B. Pedaltritte). Lassen Sie uns einfach Wikipedia zu diesem Teil zitieren:

In der Materialwissenschaft ist Ermüdung die Schwächung eines Materials, die durch zyklische Belastung verursacht wird, die zu fortschreitenden und lokalisierten strukturellen Schäden und dem Wachstum von Rissen führt. Sobald ein Riss begonnen hat, lässt jeder Belastungszyklus den Riss um einen kleinen Betrag wachsen, was typischerweise Streifen auf einigen Teilen der Bruchfläche erzeugt. Der Riss wächst weiter, bis er eine kritische Größe erreicht, die auftritt, wenn der Spannungsintensitätsfaktor des Risses die Bruchzähigkeit des Materials übersteigt, was zu einer schnellen Ausbreitung und typischerweise einem vollständigen Bruch der Struktur führt.

Stahl und Titan haben jedoch eine Ermüdungsgrenze . Das heißt, jede Belastung unterhalb eines bestimmten kritischen Betrags verursacht überhaupt keine Ermüdung. Ich bin mir jedoch nicht sicher, was die kritische Menge für jedes Material ist, und ich bin mir nicht sicher, welche Arten von Stößen sie überschreiten würden (z. B. vermute ich, dass viele Fahrzeugstöße diese Grenze für beide Metalle überschreiten). Aluminium ( Link zu Lennard Zinn ) hat keine Ermüdungsgrenze. Jede Belastung wird das Metall schwächen, und es wird schließlich ermüden und reißen.

Denken Sie jedoch daran, dass sie Flugzeuge aus Aluminium herstellen und Flugzeuge jahrzehntelang im Einsatz sein können. Abhängig von der Qualität der Konstruktion können wir also erwarten, dass Aluminiumrahmen eine sehr lange Lebensdauer haben können. Tatsächlich hat die Seite von Sheldon Brown einen Link zu einem 1997er Test von 12 Frames des Tour Magazine (übersetzt aus dem Deutschen von Damon Rinard). Der Test umfasste 4 Aluminiumrahmen (z. B. Cannondale CAAD 3), 4 Stahlrahmen (z. B. gemuffter De Rosa SLX, geschweißter Fondriest), etwas Carbon (z. B. Trek OCLV Monocoque, Time Helix mit Carbonrohren in Aluminiumösen) und etwas Titan (z eine Merlin Team Road).

Dies waren alles High-End-Rahmen, und sie haben möglicherweise zu leichten, dünnen Schläuchen tendiert. Ein Carbon- und zwei Aluminiumrahmen (Trek OCLV, CAAD3 und Principia RSL) schafften es jedoch bis zum Ende des Tests, während keiner der ausgewählten Stahlrahmen dies tat. Aluminium mag also eine theoretische Grenze haben, aber es kann für Amateurradfahrer schwierig sein, sie in der Praxis zu überschreiten.

Ich bin mir nicht sicher, was ich zu Beginn meiner Karriere speziell über Kohlefaser und Ermüdung gehört habe. Kohlefaser ist möglicherweise nicht sehr anfällig für Ermüdung. In diesem Cyclingtips-Artikel sagen mehrere Fahrrad-Verbundingenieure, dass es nicht im oben diskutierten Sinne ermüdet. Kohlefaserrahmen können Ihr Leben lang halten, sofern sie nicht beschädigt werden. Die Luftfahrtindustrie geht zunehmend zu Karbonteilen über, und wiederum würden sie dies nicht tun, wenn Karbon zerbrechlich wäre. Flugzeuge müssen eine Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten haben, weil sie extrem teuer sind.

Herstellungsprozess

Auch hier bin ich kein Materialingenieur, aber viele der Rahmen in diesem Test von 1997 versagten an Verbindungen, z. B. an Stollen oder an Schweißzonen. Bei Titan müssen die Schweißnähte unter Schutzgas erfolgen. Wenn Sauerstoff oder Stickstoff in die Schweißnaht gelangt, kann das Material dort spröde werden und reißen . Ich bin mir nicht sicher, was die chemischen Probleme für Stahl und Aluminium sind, aber ich vermute, dass auch eine Kontamination an den Schweißnähten möglich ist. Nochmals Zinn zitieren:

Wenn Sie einen Stahl- oder Titanrahmen hätten, könnte ich eine solche Vorhersage eines bestimmten Ermüdungsbruchs nicht treffen. Denn wenn der Konstrukteur des Rahmens Stahl- oder Titanrohre wählt, deren Zugfestigkeit und Abmessungen (Wandstärke, Durchmesser und Form) so sind, dass die beim Fahren auftretenden Belastungen niemals überschritten werden – sagen wir 40 Prozent seiner Zugfestigkeit in seiner Hitze – betroffenen (z. B. Schweiß-)Zonen – dann hält der Rahmen ohne Unfall unbegrenzt. Natürlich senken Kerben oder Dellen oder schlechte Schweißnähte (oder im Fall von Stahl Rost) diese Grenze (sowie die Zugfestigkeit) und bewirken, dass ein Ermüdungsbruch bei einer geringeren Spannung oder einer geringeren Anzahl von Zyklen auftritt.

Zinn spielt auch auf die Wärmeeinflusszonen in Stahl oder Titan an. Ich glaube, das bedeutet, dass der Rahmen aufgrund der starken Hitze beim Schweißen an den von Hitze betroffenen Zonen schwächer ist. Ich denke, das ist einer der Gründe, warum Silberlöten oder Laschen eine mögliche Alternative zu geschweißtem Stahl waren, da diese Prozesse bei einer niedrigeren Temperatur durchgeführt werden. Allerdings zeigt der Tour-Test, dass gemuffter Stahl auch an den Gelenken brechen kann. Das könnte an Verunreinigungen in den Laschen liegen. Wir wissen natürlich nicht genau, warum die Rahmen im Tour-Test brachen, aber beim Lesen der Fehlertabelle auf Browns Website schienen viele von ihnen an Gelenken zu sein. Das lässt mich denken, dass dies Fehler in Herstellungsprozessen waren.

Meines Wissens werden Carbonrahmen typischerweise aus vorgeformten Carbonplatten hergestellt, die in einer Form angeordnet werden. Dann wird Harz hinzugefügt und sie backen die Rahmen. Ich glaube, dass das vordere und hintere Dreieck normalerweise separat hergestellt und dann miteinander verbunden werden. Bei Carbonrahmen können andere Probleme auftreten als bei der Wärmebehandlung. Raoul Lüscher hat einen Youtube-Kanalwo er in gecrashte Carbonrahmen schneidet, die ihm zur Begutachtung zugeschickt werden. Er findet häufig Hohlräume (dh Löcher) im Kohlenstoff. Er ist ein ehemaliger Luftfahrtingenieur. Er scheint anzudeuten, dass dies Probleme sind, aber ich bin mir nicht sicher, ob ich eine detaillierte Erklärung gesehen habe. Ich würde vermuten, dass Hohlräume genauso wirken können wie winzige Risse in Metallrahmen, und dass wiederholte Belastungen dazu führen können, dass sich die Hohlräume im Laufe der Zeit ausbreiten (dh ausdehnen) und schließlich zu dem führen, was wir als Ermüdungsbruch wahrnehmen könnten.

Außerdem besteht Kohlefaser tatsächlich aus vielen dünnen und sehr starken Fasern. In einem Podcast über eine kürzlich aufgetretene Gruppe von Ausfällen von Carbongabeln sagte er, dass einige Gabeln mit ziemlich eckigen Ecken im Gabelschaft konstruiert wurden, um den Kabeldurchgang durch den Bereich zu erleichtern. Er berichtete, dass die scharfen Biegungen für das Carbon sehr belastend sind und dass dies später ein Fehlerpunkt sein kann. Ich erinnere mich (nicht in der Lage, den Link zu finden) an ein Youtube-Video, in dem er über Lenker mit Löchern für die interne Kabelführung (für elektronische Antriebsstränge) sprach, und er sagte, diese Löcher könnten ein Fehlerpunkt sein, wenn das Carbon auch Lasten aufnehmen würde. Abgesehen von Herstellungsfehlern an sich können einige Designentscheidungen im Grunde zu Fehlerquellen führen, die die Ingenieure der Fahrradfirma in Kohlefaser nicht erwartet hatten.

Schaden

Zurück zu der zitierten Zinn-Passage: Dellen können trotz ihrer Materialeigenschaften ein Ausgangspunkt für das Versagen von Stahl- oder Titanrahmen sein. Offensichtlich hätten sie die gleiche Wirkung auf Aluminiumrahmen. Viele von uns haben das Gefühl, dass Kohlefaser zerbrechlich ist, und das liegt wahrscheinlich an ihrer bekannten mangelnden Widerstandsfähigkeit gegen Stoßschäden. Sie könnten Ihren Rahmen also schon bei relativ kleinen Stößen beschädigen. Dies führt möglicherweise nicht zu einem sofortigen Fehler, aber möglicherweise zum Ausfall des Frames. Stahl kann auch rosten. Ich glaube jedoch, dass Carbonrahmen auch durch Salz korrodieren können. Unlackierte Aluminiumdose auch.

TL;DR für Verbraucher

Herstellungsprozessfehler und -schäden sind wahrscheinlich die größten Gefahren für das Leben Ihres Rahmens. Ich würde wetten, dass möglicherweise alle Frames durch diese Probleme gefährdet sind.

Gehen Sie besonders vorsichtig mit Carbonrahmen und Rahmen aus sehr leichten Rohren um. Die gängige Weisheit in den Internetforen, die ich häufig besuche, ist aus diesem Grund skeptisch gegenüber gebrauchtem Kohlenstoff zu sein. Skeptisch sollten Verbraucher bei Rahmen sein, die an die Leistungsgrenzen des verwendeten Materials gehen, z. B. Rahmen mit ultraleichten Rohren. Verbraucher möchten ihre Auswahl möglicherweise auf Hersteller mit lebenslanger Garantie ausrichten, obwohl dies davon abhängt, ob der Hersteller Ihre Lebenszeit überlebt und ob Sie ausreichende Aufzeichnungen führen.

Theoretisch könnten Verbraucher Hersteller meiden, die für Rahmenfehler bekannt sind. Das Problem ist, ich bin mir nicht sicher, wie Sie dies praktisch beurteilen würden, abgesehen vom Sammeln von Anekdoten.

Vor Jahren hatte ich einen Stahlrahmen (Trek 700) Bruch an der Sitzstrebe und am Ausfallende. Ich denke, dies kann durch Biegen verursacht worden sein, da meine Hinterachse zuvor gebrochen war. Das Fahrrad wurde mindestens zehn Jahre gut genutzt.

FWIW Ich habe auch einmal eine JIS-Kurbelwelle gebrochen, vielleicht auch aufgrund ungewöhnlicher Kräfte von einer losen Kurbelbefestigungsschraube.

Als Student habe ich einen gelöteten Stahlrahmen mit Durchstieg verwendet, der > 30 Jahre alt war.

Dieses Fahrrad hatte also eine besonders schwache Rahmengeometrie. Seine Anfänge sind mir unbekannt - mein Vater hat es irgendwann gebraucht gekauft. Er hat es dann zu Erholungszwecken genutzt, also nicht so viel Strecke, sondern Waldwege plus etwas Ladung (Kind auf dem Rücksitz). Irgendwann habe ich es als Fahrrad geerbt, das so alt ist, dass es in einer Universitätsstadt über Nacht verschlossen stehen bleiben könnte, ohne dass die Gefahr groß wäre, dass es gestohlen wird.

Es scheiterte in dem Sinne, dass es sich bei jedem Pedaltritt zu verdrehen begann, wenn ich stark in die Pedale trat (nach etwa 5 Jahren als mein primäres Universitätsrad). Ich vermute die Laschen/Löten. Hier ist jedoch nichts Plötzliches.

Ich weiß nicht, wie lange es noch gehalten hat, ich habe es jemandem geschenkt, der ein altes Fahrrad für den gelegentlichen leichten Gebrauch suchte und sich nicht um die Biegung kümmerte, da es noch nicht so schlimm war.