Rahmenmaterial

      Stahl
Preisgünstige Rahmenrohre  werden aus Stahlblech geformt und verschweißt. Wird einfach legierter  Stahl verwendet werden die Rohre dickwandiger und deshalb schwerer um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten. Gibt man der Stahllegierung Carbon hinzu, erhöht sich die Festigkeit und die Rohrwandungen können dünner werden. Mit einer Manganzugabe kann die Festigkeit erhöht  werden. Wenn Zugaben von Molybdän mit Chrom oder Mangan verwendet werden, können Chrom-Molybdän oder Mangan-Molybdän Rahmenrohre bei  gleichem Durchmesser noch mehr Belastung kompensieren oder noch dünner  und leichter werden. Durch entsprechende Wärme- und Zugbehandlung wird die Festigkeit noch weiter erhöht. Alle Stahlsorten für Fahrradrahmen sind niedriglegierte Stähle der Sorten ST 34 oder St 37. Ausnahmen sind rostfreie Stähle. Diese sind aber nicht stabiler als  niedrig legierte Stähle. 
 

       Aluminium
Zur Fahrradrahmenherstellung wird gerne Aluminium verwendet. Das Material ist absolut rostfrei und wetterbeständig. Die geringe Dichte des Materials  bringt zunächst einmal eine beachtliche Gewichtsersparnis. Das Spezifische Gewicht liegt bei 2,7 Gramm pro Qubikzentimeter. Allerdings liegt die Zugfestigkeit nur bei 500 - 700 N pro Quadratmillimeter. Um die die wesentlich geringere Zugfestigkeit auszugleichen muß ein Rahmenrohr aus Aluminium eine dickere Wandstärke haben. Dadurch hebt sich der  Gewichtsvorteil zum Stahlrahmen weitgehend auf. 

Aluminium der 7000er Serie wird  bei geschweißten Rahmen verwendet.

Die Aluminiumlegierungen 7005 und 7039 müssen nach dem Schweißen nicht mehr wärmebehandelt werden.

Legierungen der 5000er Reihe gehören zu den stabilsten Aluminiumverbindungen. Sie können allerdings nicht geschweißt werden. Die Verbindungen werden entweder mit Epoxydharz  geklebt oder durch elektrische Induktion um Muffen herum geschrumpft.

Zur Gewichtsreduzierung werden konfiszierte Rohre verwendet. An den Enden, die geschweißt werden, ist das Rohr dicker. Zur Mitte hin wird es dann immer dünner. Bei einer erreichbaren Wandstärke von nur 0.6 mm verhält sich das Rahmenrohr dann ähnlich wie eine Getränkedose. Hoch belastbar in Rohrrichtung aber extrem verletzbar bei seitlichem Druck oder Verletzungen durch scharfkantige Gegenstände.
 

       Magnesium
zu den Leichtgewichten gehörte ein Rahmen aus Magnesium. Das spezifische Gewicht von 1,8 ist kaum zu unterbieten. Allerdings liegt die Zugfestigkeit nur bei 250 - 300 Newton. Zudem läßt sich das Material schwer bearbeiten und ist korrosionsanfällig. Im Komponentenbau ist das Metall gut zu verwenden aber nicht bei Rahmen.
 

       Titan
Titan ist das Schwergewicht unter den modernen Leichtbau-Werkstoffen für Fahrradrahmen. Das Spezifische Gewicht liegt mit 4,6 aber immer noch beachtlich unter den 7,85 von Stahl. Außerdem ist Titan rostfrei und sehr elastisch. Die Zugfestigkeit liegt bei 1 000 N/qmm.
 

       Verbundstoffe Carbon, Born,  Kevlar, Aramid
Bei Fahrradrahmen aus Verbundstoffen werden nur die Hauptteile des Rahmen aus diesen Werkstoffen hergestellt. Die Verbindungsteile sind aus Metall. In diese werden  in die Rohre eingeklebt oder geklemmt. Mit 1,76 g/qmm sind Verbundstoffe das zur Zeit leichteste Material. Auch die Zugfestigkeit von über
1 500 N/qmm ist beachtlich.
Diese Belastbarkeit ist ausschließlich auf Zug in Faserrichtung möglich. Der Fahrradrahmen wird aber auch auf Druck beansprucht. In der Regel übernimmt das zum Verkleben der Fasern verwendete Harz diese Aufgabe.
Aber aus diesem Grund können auch einfache Stürze mit dem Rad zu Rahmenbrüchen führen. Zunächst ist das Material nachgiebig und federt zurück. Wird der Druck zu groß, brechen die Fasern plötzlich durch. Wird der Rahmen durch einen Schnitt beschädigt, der die Fasern verletzt, reagiert der Faserverbund allergisch.

Wenn Faserstoffe wie Aramid, Carbon, Born oder Kevlar in einer Schicht aus Epoxydharz verwendet werden, erhält man sehr leichte und zugleich sehr belastbare Verbundstoffe.  Die Fasern müssen entsprechend lang sein und das Harz muß völlig aushärten. Mit den daraus gefertigten Rahmenstücken werden Stahl- oder Aluminiumteile verbunden um das Tretlager, den Lenkkopf oder die Sattelstütze aufzunehmen.