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钛合金车架——自行车的灵魂

众所周知,车架是自行车最重要的部件之一,其材料对自行车的性能有很大的影响。今天我们来看看普通的自行车车架材料,哪一款在日常生活中更耐用。

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铝合金车架性能

铝是弹性率及刚性低的材料,其比重轻但不够硬,为了增强强度把它制成合金并施予热处理。许多铝合金车架用6061T6材料来制造,T6标志表示着经过了热处理。若没有热处理的话强度只能达到 1/2,或者1/5的程度。一般规模不大的工厂无能力购买热处理设备。另外通常还有7005和7075铝合金的材料用于自行车架的生产,7005合金的强度比不上7075合金。

铝本身是很容易受到腐蚀的金属,骑这种材料的自行车时,骑的次数越多,应力[ii]发生的次数也高,强度也显著引起变化。近年为了谋求轻量,许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限),其使用寿命将受到很大影响。

铬钼钢车架性能

由铬钼钢制成的自行车车架是最早的自行车车架的材料。主要优点包括长时间骑乘的刚性佳、管材有弹性(吸震)、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要热处理,因此成本与价格相对较低。缺点则是重量过重,保养不当容易生锈,金属的疲劳很明显(应力集中引起的技术疲劳),从而影响框架的强度。当金属的疲劳达到一定程度时,框架可能会突然断裂。

碳纤维材料车架性能

碳纤维强度高,质轻,是新生的材料,严格来讲是复合材料,其并非单一材料组成,其他树脂、玻纤、铝合金等,可依特性混合或搭接使用,是目前重量最轻的车架材料。

碳纤维是把碳纤维用树脂凝固成形的东西,利用碳纤丝编织成布,经过预浸树脂的过程成为预浸布,再将预浸布裁型然后叠层并入模式加热成型,可依需求制成各种形状的车架。其特性是轻量、较具弹性(吸震佳)、骑乘感稳定、长途循迹持续感佳、舒适性高、工艺变化多,但表面硬度不佳,当施予之外力高于其破坏强度时,会造成断裂。再者,近年来由于碳纤纱需求大增,造成材料短缺,因此价格居高不下。

相对于钛合金材料,同时作为生产高档自行车架的理想材料,碳纤维车架存在以下问题:

(1)碳纤维车架如果外力作用在与纤维成一定角度的方向,其强度会大大下降,容易产生裂纹。

(2)碳纤维车架固化成型过程中所加入的树脂存在老化的问题,风吹日晒将会逐渐影响车架的性能。

(3)碳纤维车架是以模具固化后一体成型,模具成本相当高,工厂无法满足为客户量身定制服务。

(4)碳纤维成架成型后,如果断裂将无法再进行修复。

钛合金车架的性能

(1)钛及其合金的强度与合金钢相当。

(2)钛合金车架其疲劳寿命比一般的钢车架和铝车架高出5倍;这意味着自行车的寿命将会延长。

(3)优异的耐腐蚀性和长寿命。钛合金是一种用于航空航天产品的高性能材料。它具有优异的金属材料性能,是国际公认的先进和理想的材料,用于生产各种比赛和休闲的高端自行车。

钛合金车架的优点

(1) 钛合金可以制作轻量而强度大的车架,在钛金属中添加铝和钒,弹性更高(和铝比较),也有利于设计整体框架;

(2) 不生锈:钛在一般的环境下几乎不会被腐蚀,长时间下来外观也不会发生变化;

(3) 钛也用在避震器的弹簧上。现在用钛制成的车架适合于长时间的骑行,有些车手酷爱钛制车架,骑感极佳;

(4)钛合金不仅其密度仅为钢的60%,铝合金车架在这方面也无法与钛合金车架相比。

作为应用在自行车架上的高强度和低密度的钛合金材料,它不仅会让车架重量轻、强度高,而且会让车架更经久耐用。

  • 6061 T6主要合金元素为镁与硅,具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性,氧化效果较好。
  • 物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。