Por Los cuadros fabricados en metales (especialmente el aluminio) han pasado a un segundo plano con el auge de la fibra de carbono, pero, al contrario de lo que muchos pensaban, se siguen manteniendo como una excelente alternativa; la óptima relación calidad-precio del aluminio o la exclusividad del acero o el titanio (materiales rescatados por el auge del Gravel que está acudiendo a ellos en las creaciones más auténticas) hace que se sigan manteniendo como una gran opción para clientes de menor poder adquisitivo en el caso del aluminio o para el que busca diferenciarse del resto en el caso del acero y el titanio.
Aluminio
Dicho material no es utilizado en estado puro en prácticamente ninguna aplicación de tipo industrial, ya que tanto su dureza como su resistencia no son ciertamente destacables. Así que generalmente lo encontraremos mezclado con otros elementos, como el zinc, magnesio o cobre, por poner algunos ejemplos, creando de esta forma las aleaciones de aluminio. Y es de esta manera como lo encontraremos en las numerosas aplicaciones que tiene en el mundo de la bicicleta. Estas aleaciones se catalogan en ocho series, siendo la serie 6000 y la 7000 las que nos interesan. Porque, concretamente, la serie 6061 y la 7005 son las utilizadas casi en exclusividad en la fabricación de cuadros. Podemos encontrar componentes realizados con aluminio de la serie 7075, como manillares, tijas o potencias, ya que ha de fabricarse en una pieza (no se puede soldar), pero para fabricar cuadros, básicamente, se utilizan las dos series mencionadas con anterioridad. La diferencia es que la serie 6061 es primariamente tratada con magnesio y silicio y templada con agua, y la 7005 está tratada con zinc y templada con un golpe de aire frío.
Lógicamente existen otros materiales componiendo estas aleaciones, encontrándonos hasta zirconio, pero en cantidades más pequeñas. Después, mediante extrusión, obtenemos los tubos que se van a utilizar en la fabricación de los cuadros, para, posteriormente y según las necesidades de cada fabricante, aplicarles diversos tratamientos, como es el conificado de los tubos, que sirve para aligerar los tubos donde no se necesita extraordinaria rigidez o la técnica del hidroformado, que se utiliza para darle formas muy diversas a los tubos. Actualmente, para ganar en rigidez minimizando al máximo el peso, los cuadros también son realizados con ambas técnicas, es decir, hidroformando tubos conificados.
El aluminio sigue siendo un material muy ligero
Es también usual aplicar a las aleaciones de aluminio tratamientos térmicos para ganar rigidez; consiste en un cambio brusco de la temperatura del metal.
Y para terminar, comentar que el último tratamiento al que son sometidos los cuadros son el pintado y lacado, no solo por estética, sino por darles la protección necesaria. También existe, como acabado final, el anodizado, pero aunque en la actualidad solamente se utiliza para componentes o accesorios y no para cuadros completos, también hablaremos sobre esta técnica.
Conificado
Con esta técnica lo que se pretende es aligerar material en las zonas donde no se necesita excesiva rigidez, dejando mayores espesores de tubo en áreas críticas como pueden ser las zonas próximas a la dirección o la caja del pedalier, por citar algunas. Podríamos decir que lo que se hace es “estirar” el tubo para conseguir diferentes espesores. Si se realiza en una fase, conseguiremos dos espesores diferentes en su sección transversal (doble conificado) y si se realiza en dos fases, obtenemos tres espesores (triple conificado). A esta tubería, posteriormente, se le puede dar forma mediante la técnica del hidroformado.
Hidroformado
Hoy en día casi no nos vamos a encontrar un cuadro de aluminio que no esté realizado con esta tecnología. Lo que consigue el hidroformado (o también conocido como hidroconformado) es dar unas formas a las tuberías de aluminio prácticamente imposibles de lograr mediante otros medios.
El hidroformado consiste en inyectar un fluido a presión dentro de la tubería para conseguir una forma compleja, limpia, ligera y resistente, sin retorcer el aluminio,dentro de una matriz. De esta manera minimizamos la cantidad de material necesaria, manteniendo inalteradas las propiedades mecánicas del aluminio.
El fluido a inyectar puede ser agua mezclada con algún tipo de lubricante. En el hidroformado en caliente se elimina el agua, inyectando aceite y en hidroformados a muy altas temperaturas podemos encontrar incluso en que el fluido es un gas.
Tratamientos térmicos
Otra vuelta de tuerca a la hora de incrementar rigidez sin ganar peso. Los tratamientos térmicos persiguen ese fin, mediante los cambios bruscos de la temperatura en su fabricación. El tratamiento más conocido y utilizado en el ámbito ciclista es el T6, T de tratamiento térmico y 6 del proceso que utiliza. Este procedimiento consiste en lo que se denomina solubilización, que consiste en calentar el aluminio sobre los 500ºC y enfriarlo rápidamente en agua hasta descender a los 30-35ºC y posteriormente someterlo a un envejecimiento o endurecimiento artificial, que supone otra exposición a alta temperatura (entre 160-180 ºC) y enfriamiento al aire. En muchos casos, la alineación de los cuadros se hace antes del envejecimiento artificial.
Detalle del soporte motor en un cuadro de aluminio
Anodizado
Como ya hemos comentado, en la actualidad el anodizado lo solemos encontrar más en los componentes y accesorios que en los propios cuadros. Este tratamiento, muy duradero, da una gran protección al aluminio. Básicamente consiste en distintos baños aplicándoles electricidad (mediante electrolisis o electroquímica) , por lo que la capa de acabado se genera a partir del propio metal (y no sobre él, como es el pintado), creándose una capa protectora de óxido de aluminio (alúmina) la cual es coloreada con tintes, dando como resultado ese acabado tan especial que es el anodizado.
Acero
El acero fue, durante muchos años, el material estrella en la construcción de los cuadros de bicicleta. Sus características más destacables siempre han sido la extraordinaria durabilidad, resistencia a la rotura y un precio asequible. La alta densidad del acero convertía a los cuadros en muy pesados, problema que iba a quedar subsanado con la aparición de las aleaciones, para disminuir esa densidad sin comprometer la fiabilidad (en muchos casos incluso se vería incrementada). Los aleaciones más comunes utilizan como componentes el cromo y el molibdeno, encontrándose por separado en algunas creaciones o juntos en muchas otras (cromo-molibdeno o cromoly). La serie a la que corresponden las aleaciones de cromoly son las 4100, una serie denominada microaleada, ya que posee gran resistencia y baja aleación. La más utilizada en bicicleta es la 4130, que tiene unas propiedades mecánicas muy buenas para la práctica de nuestro querido deporte (buenos valores de tensión de rotura y límite elástico).
En sus inicios, la unión entre las tuberías estaba realizada mediante racores, incrementando el peso enormemente, pasando más adelante a estar soldadas. En la actualidad, técnicas como el hidroformado o conificado también podemos encontralas en algunos cuadros de acero.
En el acabado, como en otros materiales, veremos como lo que predomina es la pintura con su posterior lacado. Mencionar que, años atrás, la técnica del cromado fue muy utilizada, por su alta resistencia a la corrosión. Este proceso, similar al anodizado, consiste en un baño electrolítico del acero en cromo (se disuelve ácido crómico en agua), obteniéndose un acabado muy limpio y resistente.
Titanio
Presente en el mundo de la bicicleta desde hace unos cuantos años, el titanio nunca ha llegado a ser un material popular, debido, sobre todo, a su alto precio.
El titanio, el cual no se encuentra en estado puro en la naturaleza, es un material con excelentes cualidades para la fabricación de cuadros, ya que posee una baja densidad (mucho menos pesado que el acero). Excelentes resistencias a la fatiga y a la corrosión, completan sus virtudes. Como complemento, la gran elasticidad que posee (y que no compromete la fiabilidad) otorga una comodidad a los cuadros realizados con este material difícil de encontrar en el acero (e incluso en el aluminio).
Una particularidad que tiene el titanio a diferencia del acero o el aluminio, es la utilización de dos tipos de aleaciones distintas de titanio para la construcción de un cuadro, utilizando de alta resistencia en las partes del cuadro más expuestas a esfuerzos más demandados, como por ejemplo el tubo de dirección, caja de pedalier, punteras traseras, etc. Comentar que el conificado de los tubos también está presente en el titanio.
Otra de las particularidades del titanio es que no se fisura al sufrir un accidente, teniendo una gran tolerancia ante los golpes o impactos, siendo totalmente reparable (más complicado en materiales del tipo composite como puede ser el carbono). Es más, las tolerancias del titanio son mayores incluso que el acero.
Y por último podemos destacar que, debido a la gran resistencia ante la corrosión y la oxidación, el titanio no tiene la necesidad de ser pintado ni cromado ni anodizado. Lo más habitual es encontrarlo sin ningún tratamiento, tal cual. Así nos deleitaremos con su espectacular acabado.
Soldaduras
Podemos encontrar diversos tipos de soldadura para la unión de la tubería, tanto en aluminio como en el acero en el titanio:
- Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) o GTA (Gas Tungsten Arc) – Contiene un electrodo permanente e inagotable de tungsteno en contacto con un varilla o alambre de aportación (material de relleno). Este sistema está protegido por un gas inerte, generalmente argón o helio. Se utiliza para cualquier tipo de material (acero, aluminio, titanio,….)
- Soldadura MIG (Metal Inert Gas) – El electrodo, de metal, es también el responsable del material de relleno. Es decir, este electrodo en sí es consumible, quedando también protegido por un gas inerte. Se utiliza en aceros muy aleados y en metales como el aluminio o el titanio.
- Soldadura MAG (Metal Active Gas) – Idéntico funcionamiento que el Mig, el gas de protección no es inerte, sino un gas activo, como es el dióxido de carbono. Este tipo de soldadura es utilizado sobre todo en acero sin aleación o con un pequeño porcentaje de aleación.
Alineación del cuadro
Procedimiento que se lleva a cabo sea cual sea el tipo de material de construcción. Una vez terminada la fase de soldadura de un cuadro, este ha sufrido deformaciones debido al aumento de temperatura. Este aumento acaba desalineando los cuadros, así que es necesario proceder a un correcto ajuste de todos los parámetros para que el cuadro no tenga ningún tipo de desviación y que esto conlleve un mal funcionamiento (la alineación ha de hacerse cuando el cuadro no está completamente ‘endurecido’). Posteriormente se les vuelve a dar un tratamiento térmico para que el cuadro consiga su dureza necesaria.
