В ответ на еще один вопрос о материалах фрейма, я подумал, что было бы полезно начать с более ответственного вопроса. Один ответ на материал, пожалуйста, с примером велосипедной рамы с использованием этого материала.

Пожалуйста, используйте формат, который я использовал в моих ответах, чтобы было легче сравнивать материалы.

Я не вижу вреда в перечислении всех 400+ стальных сплавов, если кто-то хочет это сделать, но «сталь» должна быть, в частности, мягкой сталью низкого качества, а не конкретным сплавом. Аналогично для алюминия, титана, магния и других металлов.

Для композитов, в том числе металлических, я бы снова предпочел конкретные примеры с деталями (между железобетонным и кевларовым / полиэфирным композитом есть большая разница). Я также хотел бы видеть странные и замечательные велосипеды в комплекте.

материалы

(т. е. индекс для ответов. Пожалуйста, обновляйте ссылки по мере добавления ответа):

металлы

• Алюминиевые велосипеды
  • алюминий
  • Скандий - Алюминиевый сплав
• Стальные Велосипеды
  • Columbus Steel (еще не написано)
  • ChromeMoly Steel (еще не написано)
  • Газовая сталь
  • Ishiwata Steel (еще не написано)
  • Kaisei Steel (еще не написано)
  • Мягкая сталь
  • Рейнольдс Сталь (нуждается в расширении)
  • Tange Steel (еще не написано)
  • Vitus / Super Vitus Steel (еще не написано)
• титан
• бериллий
• Золото (чистое) (теоретическое)
• Магний (еще не написано)

органический

• бамбуковый
• скелет
• Деревянные велосипеды
  • Резное дерево
  • Фанера (композитная)
  • Дерево (полный каркас и велосипед)
• Картон (еще не написано) ( /bicycles//a/44582/20060 ) **

Композиты и полимеры

• Углеродное волокно
• Льноволокно (90% льна, 10% углерода)
• пластик

Конкретный макет

• Кабели ака тенсегрити или напряженная целостность
• 3D-печать (еще не написано)

скелет

Средняя плотность 1,84 г / см3 для сухой кости.

Это был бы довольно плохой материал для рамы велосипеда, и вполне вероятно, что любой костяной велосипед действительно имеет металлическое ядро ​​посередине.

преимущество

• Фактор шока, или как часть костюма («Смерть едет на бледной лошади»)

Недостаток

• Кости сами по себе не очень структурные. Скелет состоит из сухожилий, хрящей и мягких тканей.

• Долговечность - кости, которые высыхают, становятся ломкими и легко ломаются.

• Нетерпимость - трещина может очень быстро перейти от незначительной линии роста волос до полного разрыва.

Мягкая сталь

Плотность колеблется от 7,75 до 8,05 г / см3

Многие BSO изготавливаются из мягкой стали или из переработанной стали с таким небольшим вниманием к ее составу, что это фактически мягкая сталь. Примеры включают этот велосипед KMart . Этот вопрос по идентификации BSO имеет больше.

преимущества

• дешево купить
• с ним легко работать - технология распространена, а машины доступны
• легко ремонтировать - если ваш велосипед сделан из стали, вы можете починить его при помощи кузницы, так что он более ремонтопригоден, чем любой другой материал рамы.

Недостатки

• слабый / тяжелый - для данной прочности вам нужно больше мягкой стали, чем других обычных материалов каркаса.
• ржавчина - сколы в краске или погружение в воду могут вызвать коррозию рамы.

титан

Плотность 4.506 г / см³

преимущества

• Титан обладает многими положительными характеристиками, которые делают его идеальным для создания каркасов велосипедов. Титан обладает отличным удлинением, пределом прочности и усталостной прочностью. Как правило, титановые рамы могут быть изготовлены такими же легкими, как алюминиевая рама, но с гораздо более длительным сроком службы, аналогичным (или более длинному) стальной раме.
• Титан обладает исключительной коррозионной стойкостью даже в агрессивной среде, такой как морская вода, и не требует покраски или покрытия. Это также упрощает техническое обслуживание, так как незначительные царапины и пятна не вызовут никаких проблем без повторного покрытия.
• Можно сделать легкую и прочную раму "высокого класса" из титана, которая будет иметь долгий срок службы. Титан в настоящее время является материалом для изготовления нестандартных и одноразовых рам. Это экономически выгодно (условно говоря) для проектирования и изготовления одной титановой рамы, в то время как другие «высококачественные» материалы (например, углерод) чрезвычайно дороги для проектирования и сборки одной рамы.

Недостатки

• Титан - дорогой материал. Цены на сырье чаще всего выше, чем у других металлических опций. (Кроме чистого золота , возможно).
• С титаном может быть сложно работать. Титан требует различных процедур для обработки и сварки. Несоблюдение этих процедур может привести к загрязнению сварных швов, что приведет к выходу из строя.
• Титан является плохим проводником электричества, поэтому рама не может быть использована в качестве одной части цепи освещения.

фанера

плотность

• 0,46-0,52 г / см ^ 3 для хвойной фанеры
• 0,62 г / см ^ 3 смешанная фанера
• 0,68 г / см ^ 3 для березовой фанеры

Технически, из композитного материала, фанера использовалась различными способами для изготовления велосипедных рам. Двумя наиболее очевидными являются как листовой материал, так и линейный материал.

преимущества

• дерево легко обрабатывается (инструменты дешевы и легко доступны)
• фанеру легко найти

Недостатки

• даже слабее, чем мягкая сталь, что усложняет конструкцию и тяжелые рамы
• эпоксидный композит, поэтому необходимо тщательно выбирать эпоксидные смолы (клей и герметик), которые могут быть токсичными
• ключевые части рамы все еще будут металлическими, или необходимо приложить большие усилия для их изготовления из дерева.
• долговечность не велика (годы, а не десятилетия)

Сойер байк от Юргена Кайперса через CityLab

BONOBO PLYWOOD BICYCLE через CycleExif

_{(источник: coocan.jp )}

SANOMAGIC Велосипеды из красного дерева от Sueshiro Sano

Углеродный армированный полимер

Плотность колеблется в пределах 1,75–2,0 г / см3 и зависит от типа и расположения.

Каркасы из углеродного волокна (CF) изготавливаются из листов углеродных волокон, установленных в полимерную смолу, обычно эпоксидную.

В 1975 году появился первый велосипед с трубкой CF, Exxon Graftek, он имел стальные наконечники и был склонен к поломке. За этим последовали в 1986 году Kestrel и Trek, выпустившие полностью велосипеды в рамке CF.

Современный высококачественный пример велосипеда из углеродного волокна - это Pinarello Dogma F8, на котором ездит Team Sky, а также Team Bradley Wiggins.

Хотя Шелдон Браун и другие не очень увлечены CF, многие считают, что CF - лучший материал для гонок и быстрой езды.

преимущества

• Очень высокое отношение жесткости к весу может привести к тому, что рамы будут жесткими, но очень легкими.
• CF обладает направленной прочностью, что означает, что в зависимости от выравнивания волокон его можно использовать для изготовления каркасов, которые являются жесткими при передаче мощности, но совместимы при поглощении дорожных вибраций.
• CF способен формировать широкий спектр форм, а это означает, что трубы из аэропрофилей можно создавать легче, чем с помощью металлов.
• CF не изнашивается так же, как металлы, а это означает, что теоретически он может иметь неопределенный срок службы, потому что он не изнашивается под действием регулярных сил. CF не подвержен коррозии даже без покрытия / краски.
• Хотя процесс укладки занимает много времени, он не требует высоких навыков. Это означает, что менее квалифицированные рабочие могут производить кадры CF.
• Возможно, некоторым людям нравится внешний вид и статус велосипеда CF. Я помню, когда я впервые получил велосипед CF, как мои друзья, не велосипедисты, думали, что это своего рода космический корабль, и хотели поднять его, чтобы почувствовать его вес.

Недостатки

• Каркасы CF стоят дорого, потому что на ручную укладку всех отдельных полосок CF уходит много времени.
• Каркасы CF (или любые детали) требуют более тщательной и квалифицированной сборки. Специальная смазка должна использоваться для предотвращения склеивания деталей, и CF не допустит перетягивания, а также металла.
• Кадры CF имеют тенденцию легко повредиться. Поскольку CF обладает направленной силой, это означает, что он менее устойчив к силам, на которые он не рассчитан, например, к столкновениям. Когда силы прикладываются таким образом, что волокна CF сами не воспринимают деформацию, тогда именно полимерная матрица берет на себя всю силу и поэтому легче разрушается.
• В то же время ущерб зачастую незаметен. Если металлическая рама будет иметь видимую вмятину или изгиб, рама CF может выглядеть неповрежденной, но на самом деле может расслаиваться внутри, что впоследствии приводит к неожиданному неожиданному отказу.
• CF не легко поддается ремонту; на самом деле многие люди сказали бы, что это не может быть восстановлено. В любом случае, если дорогой CF-кадр сломан, вы, вероятно, не захотите гоняться на нем снова, если есть риск внезапного сбоя ремонтной работы.
• Велосипеды CF быстро теряют свою ценность. Если вы покупаете велосипед CF, это, вероятно, потому что вы хотите гоняться на нем или, по крайней мере, ездить быстро, поэтому вы покупаете что-то, что находится на переднем крае технологий для вашей цены. однако, поскольку технология велосипедов CF очень быстро совершенствовалась в течение последних двух десятилетий и все еще совершенствуется в настоящее время, это означает, что ваша покупка быстро устареет с появлением новых велосипедов.
• Многие люди, которые покупают велосипеды CF, получат велосипед, который намного превосходит их возможности. Водитель-ученик не будет ездить намного быстрее в Porsche 911, чем в Nissan Micra. Люди склоняются к маркетинговым заявлениям о велосипедах CF как о единственном варианте покупки хорошего велосипеда или о том, что это лучший способ стать быстрее, чем тренироваться больше и потерять несколько килограммов.

Древесный велосипед

Это скорее пример того, что технически возможно, а не особенно практичный материал.

Advantanges

• редкость / шокирующая ценность

Недостатки

• трудно сделать подшипники из дерева
• много компромиссов в производительности требуется из-за ограничений материала

Чистый деревянный велосипед от Славомира Веремковича (через BuzzHunt)

Чистое золото

примечание: эта картина не является золотым байком - она ​​просто покрыта металлом.

Этот ответ не был сделан в реальной жизни, но он получил много обсуждений в разделе « Не могли бы вы сделать велосипедную раму из 24-каратного золота?

преимущество

• Великолепный фактор - это выглядит «ВАУ» Хамское проявление богатства, направленное на то, чтобы произвести впечатление на других хамов.

Недостатки

• Прочность материалов и упрочнение - золото не нагревается при нагревании и закалке, как сталь

• Деформация - у выбывших будет очень ограниченный срок службы, потому что они будут давить под давлением. Ваши выбывшие должны быть сделаны из чего-то лучшего, чем золото.

По вышеуказанным двум причинам колеса и спицы, оси, кривошипно-шатунная кассета, подшипники, детали тормоза, тросы Боудена, обода, ниппели и гайки не могут быть изготовлены из золота.

• Истирание - чистое золото не очень устойчиво к износу. Вот почему повседневные украшения часто делаются из золота 9 или 18 карат, а не из чистого золота 24 карат. Ваш золотой мотоцикл начнет тереться о чем угодно. И любой несчастный случай может оставить поток золотой пыли на асфальте. Подробнее об этом ниже.

• Вес золота - 19,32 грамма на кубический сантиметр. Сталь варьируется от 7,75 до 8,05 г / см ^ 3, а алюминий - 2,7 г / см ^ 3. Углеродное волокно труднее придавить, но само волокно составляет от 1,6 до 2,2 г / см ^ 3. Велосипед, изготовленный из того же объема чистый свинец будет легче, чем золотой, потому что свинец составляет всего 13,55 г / см ^ 3

• Стоимость По состоянию на 2016-11-15 гг. Золото составляет 39 600 долларов США / кг. Сверхлегкая карбоновая рама велосипеда весом 780 г обойдется вам в более чем 30 000 долларов США только за один материал, если предположить, что прочность материала справится. Более вероятный 5-килограммовый кадр обойдется вам в 200 000 долларов США. Даже если разбить велосипед и стереть 5 г золота, металл останется на обочине дороги.

В действительности, это, скорее всего, золотой велосипед с гальваническим покрытием из стали или анодированная алюминиевая рама под очень тонким слоем золота 9 карат.

Бамбуковый и Бамбуковый Углеродный Композит

Бамбуковые велосипеды были намного длиннее, чем думает большинство людей. Первые патенты на бамбуковые велосипеды были выданы в Англии и США в 1894 и 1896 годах.

С появлением Green Thinking бамбуковые велосипеды постепенно возвращаются в моду.

Бамбук Карбоновая композитная рама. Предоставлено Biotic Bikes :

Рамы из бамбуковых труб с металлическими / композитными соединениями могут быть построены в домашних условиях легче, чем многие другие материалы для рам

преимущества

• Высокое соотношение прочности и веса, более высокая прочность на разрыв, чем у стали!
• Естественный контроль вибрации, который делает поездку более комфортной
• устойчивый
• Легкий, бамбук имеет плотность 0,35 г / кв.
• Во многих развивающихся частях мира бамбуковые велосипеды стимулируют местную промышленность.

Недостатки

• Если нет надлежащих процедур контроля качества, сырье может быть подвергнуто риску
• Поскольку бамбук является натуральным материалом, невозможно гарантировать его непротиворечивый внешний вид (для некоторых это может рассматриваться как преимущество)

Бериллий (сплав)

Смешно редкий и впечатляюще высокопроизводительный металл. Он имеет плотность 1,85 г / мл (сравнимую с углеродным волокном), предел прочности при растяжении 270 МПа и модуль Юнга (жесткость) 300 ГПа (лучше, чем у стали). Бериллий и его сплавы широко используются в аэрокосмической и оборонной промышленности.

К сожалению, есть некоторые недостатки. Во-первых, потому что его жесткость непропорциональна его прочности, он терпит неудачу при низком удлинении. Это значит, что оно хрупкое. Это также усложняет работу, и для его правильного формирования необходимы очень трудоемкие производственные процессы. Из-за своей исключительной редкости материал стоит около 8000 долларов США / кг только для сыпучего металла. Кроме того, металл очень токсичен, и его пыль или пары могут убить вас.

Я знаю только один пример велосипеда с бериллиевой рамой. Буш Уэлман (компания Be) в 1990 году изготовил раму для горного велосипеда American Bicycle Manufacturing M-16 за 25 000 долларов (в долларах 1990 года). Я считаю, что рама весила около 900 г.

Стальные тросы ака тенсегрити или напряженная целостность

Это не уникальный материал для сборки каркаса, потому что провода или кабели работают только под напряжением. Таким образом, для этого велосипеда требуются как минимум две балки из какого-либо другого несжимаемого материала в форме главной балки и стойки сиденья.

Ранее:

Более современная конструкция с одним проводом:

преимущества

• Меньше лобовая площадь, меньшее сопротивление ветра и, следовательно, больше аэро.

• Теоретически легче, чем трубки.

Недостатки

• На самом деле не легче, чем трубы, потому что главная балка должна быть более толстой, а стальной трос не легок в первую очередь.

• Cheesecutter - В случае аварии, верхний провод / топтрубка будет наносить значительно больший сфокусированный урон в зависимости от его меньшего размера. Как те насмешливые провода, используемые для нарезки необычного сыра. пресмыкаться

• Flex - эти велосипеды были чрезмерно совместимы в горизонтальном направлении.

Будущее

Некоторая разработка была сделана с кевларовыми кабелями и основными балками из углеродного волокна.

Льноволокно / Волокно

Schwinn Vestige был (есть?) Из льноволокна (90% льна, 10% углерода).

http://bicycletimesmag.com/review-schwinn-vestige-made-from-flax-fiber/

преимущества

• Зеленый - это выглядит экологически сознательно.

Недостатки

• Greenwashing - это не так экологически сознательно, как кажется.

пластик

плотность

~ 0,91 г / см для полипропилена (треугольник) # 5
~ 0,92 г / см для полиэтилена низкой плотности (треугольник) # 4
~ 0,95 г / см для полиэтилена высокой плотности (треугольник # 2)
1.03-1.06 г / см для polystychrene (треугольник # 6)
1,35-1,38 г / см³ для бутылок с водой типа PETE (треугольник # 1)
1,32-1,42 г / см³ для поливинилхлорида ПВХ (треугольник № 3)

С 70-х годов было несколько попыток построить пластиковые велосипеды. Строительные материалы включают Lexan и HDPE (полиэфир высокой плотности), но я не могу найти никаких доказательств коммерческого успеха в велосипедах для взрослых. Пластиковые детские велосипеды популярны, но обычно они представляют собой велосипеды-балансиры без педалей (технически велосипед?).

https://www.designboom.com/cms/images/user_submit/2011/07/frii5.jpg

Преимущества (для детских велосипедов)

• Облегченный
• дешево
• Нет острых краев

Недостатки

• тяжелый
• Чрезмерно гибкий
• Ухудшается при воздействии ультрафиолета
• Затруднительное

Скандий

Плотность 2,985 г / см³

«Скандиевые каркасы» фактически относятся к конкретным каркасам из алюминиевого сплава с небольшим количеством скандия (часто менее 1%).

преимущества

• Схожие преимущества с алюминием, легкий и жесткий.
• Сильнее и долговечнее других алюминиевых сплавов. Русские построили детали ракет из скандия для ракет, предназначенных для стрельбы через полярный лед. Части истребителей МиГ были также построены из сплавов скандия.
• Скандий также увеличивает долговечность при сварке алюминия, а это означает, что сварные швы менее подвержены повреждениям, а толщина труб может быть уменьшена в соединениях (легче).

Недостатки

• Довольно дорогой и довольно нишевый. Возможно, раньше он был дешевле, чем углерод, но в последнее время он остался позади, поскольку углерод становится дешевле, а технологии производства совершенствуются.

• Дороже, чем другие алюминиевые сплавы. Менее настраиваемый, чем углерод. Менее настраиваемый и менее долговечный, чем титан.

Резюме

Скандий (в настоящее время) оказывается очень нишевым материалом, который предлагает преимущества по сравнению с другими материалами, но часто лишь незначительно. Это странное место, как очень, очень высококачественный алюминий, который можно легко пропустить, заплатив немного больше, чтобы перейти на титан или карбоновую раму по умеренной цене. Кона чувствовал этого о скандия в 2008 году восемь лет спустя они внедряющих MTB кадров углерода. Для меня это говорит о том, что углерод наконец-то стал местом, где скандий стал очень ограниченным по цене.

Скандий (технически скандий-алюминиевый сплав) был популярен недолго - сальса, вуду, Kona все делали каркасы из скандия в одной точке. Kona отмечает:

Скандий является восьмым наиболее распространенным редким элементом на земле. Скандий, серебристо-белый металл, извлеченный из земной коры, является мощным рафинировщиком зерна, который при добавлении в алюминиевые сплавы повышает прочность и долговечность материала на 50%. Это достигается путем «выпрямления» зерен сплава, что делает металл менее подверженным разрушению. Впервые использованные этими хитрыми русскими во время холодной войны, направляющие ребра, построенные из сплавов скандия на ракетах, могли противостоять невероятным силам, не нанося ущерба даже при стрельбе через полярный ледяной покров. Сплавы скандия стали очень выгодным дополнением к советским самолетам, дающим им невероятные преимущества в весе, маневренности и дальности полета.

Именно эта прочность и долговечность делают сплавы Scandium настолько привлекательным материалом, когда речь идет о производстве велосипедов. Прочность настолько выше (сплав Scandium в два раза прочнее, чем алюминий 6061 или 7005), что мы можем использовать гораздо меньше материала для достижения характеристик езды, подобных стали. И нам нравится сексуальное, послушное чувство стали. С помощью Scandium мы можем снизить вес наших алюминиевых рам на 10-15%.

Источник: http://konabikeworld.com/08_tech_scandium.htm

http://salsacycles.com/bikes/archive/campeon

3D-печать

Ответ требует доработки

Резное дерево

В то время как дороже, чем фанера, бамбук или пиломатериалы, существуют рамы из резных деревянных труб (или даже монококов).

преимущества

• направленная сила (в некоторой степени похожая на CF) позволяет создавать жесткие, но вибропоглощающие рамы
• хорошее соотношение прочности и веса
• потенциально экологичный
• устойчив к вмятинам благодаря более толстым стенкам
• выглядит и чувствует себя потрясающе (субъективно)

Недостатки

• нужны более толстые трубы
• очень трудно использовать хорошо
• легко повреждается влагой, если специально не обработано
• очень дорого из-за труда (а иногда и экзотических лесов)

Газовая сталь

Забавный термин для труб с «высокой прочностью на растяжение» или из мягкой стали, используемых для создания дешевых велосипедов. Поскольку недорогие велосипеды сделаны из низкокачественной стали, строители компенсируют это, используя тяжелые толстые трубы.

Эти трубы часто бывают однокамерными или обычными, поэтому они имеют постоянную толщину стенки по всей длине трубы, тогда как рамы более высокого качества изготавливаются из стыковых труб, которые могут иметь две или три разные толщины в зависимости от нагрузок и расстояния от сварного шва. ,

Отличия от другой стали

Вся сталь имеет один и тот же «модуль Юнга» (мера жесткости). То, что изменяется между газопроводной трубой и трубами с более высокой трубой, зависит от прочности, поэтому сталь газопроводной трубы, вытянутая до толщины 0,4 мм (самый тонкий кусок трубки Рейнольдса), будет изгибаться под гораздо меньшим давлением.

преимущества

• Стоимость. Эта простая трубка дешевле.
• Эффективность. Стыковые трубы должны быть изготовлены необходимой длины. Обычная труба может быть заказана более длинной длины, а затем нарезана в соответствии с требованиями, уменьшающими количество отходов.
• Repairable. Сталь может быть исправлена ​​намного легче чем большинство других материалов структуры.

Недостатки

• Вес. Приблизительные веса для голой стальной рамы и ее вилки.

Вес трубопровода
Рейнольдс 531 Superlight / 531pro / 753 от 5,5 до 5,75 фунта или 2,5-2,6 кг
Рейнольдс 531DB / 531C 6 фунтов или 2,7 кг
Рейнольдс 531ST (стандартная трубка) 7 фунтов или 3,2 кг
Хорошего качества трубка без колец от 7 фунтов до 3,2,1 или 3,2-4 фунтов килограммы
Недорогие трубки простого калибра от 9 до 13 фунтов или 4,1-6 кг

Примечание: «531» обозначает различные типы труб . Смотрите запись Рейнольдса в этом CW для получения дополнительной информации.

Это эшафотная труба, дюймовая и восьмая газовые бочки, дюймовая и восьмая трубки 531 (29 ≈ 29 мм), дюймовая газовая бочка и дюймовая 531 трубка. Где «газовый баллончик» означает материал, который фактически использовался в качестве канала для газа.

Вот мотоцикл с газовым патрубком - «олмо», который нельзя увидеть, посмотрев, что он тяжелый.

Обратите внимание, что технически труба изготовлена ​​из плоского металла, который был прокатан, и соединена шовным сварным швом. Трубка выполнена в виде замкнутой формы и не имеет шва.

См. Также Стальные записи Рейнольдса и Иштавы в другом месте в этом CW.

Алюминиевый сплав

история

Первые алюминиевые велосипеды были сделаны на рубеже веков. То есть: 19 век. Самая ранняя документация об использовании алюминия в качестве материала рамы велосипеда - это три примера, сделанные для парижской торговой выставки Clement Cycles в 1893 году. Этот велосипед не был изготовлен из труб, но представлял собой цельную монолитную алюминиевую отливку!

Это, конечно, было довольно впечатляюще для своего времени, так как алюминий был впервые промышленно произведен в 1856 году. Однако, как вы можете себе представить, эти прочные рамы были очень тяжелыми и не очень хорошими.

Алюминий как материал рамы остается предметом интереса в течение следующих 80 лет, в то время как стальные рамы доминируют на рынке эксплуатационных и эксплуатационных характеристик. Это не изменится до тех пор, пока не будет разработана сварка TIG, и станет распространенной в 70-х годах. Это продвижение позволяет конструкцию из экструдированных полых труб и возможность гораздо лучшей производительности.

В 1974 году студент-механик Массачусетского технологического института Марк Розенбаум решает попробовать построить алюминиевый велосипед для своей старшей диссертации. Он использовал низкую плотность алюминия и построил свой велосипед с трубами большого диаметра и очень тонкими стенками. Результатом его усилий стал легкий гоночный мотоцикл на 12,3 фунта!

Вот отличная статья об этом. https://www.sheldonbrown.com/AluminumBikeProject.html

Вскоре после этого последовала индустрия. Гари Кляйн запатентовал алюминиевую раму велосипеда с широкой трубкой в ​​1977 году и основал велосипедную компанию Klein. Кэннондейл представил первую модель CAAD в 1983 году, и вскоре после этого Ал присоединился к Pro Peloton. Miguel Indurain выиграл первый TdF на алюминиевом Pinarello Keral Lite в 1995 году, и они были предпочтительным материалом, пока его не заменили углеродом в 1999 году.

Сегодня алюминиевые рамы для велосипедов - это большая часть нового производства, в качестве альтернативы которой используется смещенная сталь. Вы можете купить велосипеды с алюминиевой рамой в любом универмаге. Алюминий также живет на самом высоком уровне в профессиональном пелотоне, а Джонни Браун, специализированный Аллез, выигрывает чемпионат США по шоссейным гонкам 2018 года.

Свойства материала

Большинство конструкционных металлов имеют аналогичные максимальные отношения прочности к весу. Это связано с физикой металлических связей. Алюминиевые сплавы имеют ту же кривую, что и стали и титановые сплавы, но имеют меньшую плотность и прочность на единицу объема. Это имеет некоторые последствия:

Алюминий не очень хорош для высокопрочных применений, где размер ограничен. Алюминий никогда не будет очень хорош для винтов, болтов или заклепок, потому что он будет на долю прочности стали.

Однако для велосипедных трубок дело обстоит иначе. Трубы с большим диаметром и тонкими стенками легче для одинаковой жесткости. Это связано с тем, что жесткость (момент инерции) трубы под кручением масштабируется с кубом радиуса, сохраняя тот же общий материал. Тем не менее, достаточно тонкие трубки уязвимы для локального коробления оболочки. Этот эффект ограничивает толщину стальных труб. Поскольку алюминий гораздо менее плотный, его можно превратить в трубу, имеющую как большую диаметр, так и толщину стенки, и, следовательно, более жесткую. В качестве альтернативы, одинаково жесткая рама может быть сделана легче стали. Большинство алюминиевых рам сегодня имеют гораздо более широкие трубы, чем стальные велосипеды, но эти трубы на самом деле меньше, чем теоретический оптимум. Некоторый компромисс сделан ради сопротивления управляемым нагрузкам и для улучшения аэродинамики.

Алюминий самопроизвольно пассивируется в воздухе, а это означает, что окисленный металл защищает нижележащий металл от коррозии. Это означает, что алюминий не ржавеет в пресной воде или воздухе. Однако алюминий подвержен точечной коррозии растворами, которые воздействуют на пассивирующую пленку, включая соленую воду. Это проблема для морской среды и зимой, когда дороги засолены, и вы должны покрывать любой открытый алюминий.

Алюминиевые сплавы плавятся при температуре около 600 ° С, и их относительно легко разливать. Однако в высокопрочных применениях предпочтение отдается кованому алюминию, поскольку это может выровнять зерна в выгодном направлении. Алюминий также намного легче обрабатывать, чем сталь или титан, и он значительно не затвердевает при нагревании. Многие высококачественные современные алюминиевые рамы изготавливаются методом гидроформования, при котором вода под очень высоким давлением выталкивает алюминиевые трубы в форму. Этот процесс обеспечивает значительную свободу проектирования, и алюминиевые трубы могут быть изготовлены более свободно, чем сталь, хотя и в меньшей степени, чем углерод.

Часто говорят, что алюминиевые сплавы не имеют предела усталости. Это означает, что при достаточно высоких значениях цикла любая нагрузка в конечном итоге приведет к отказу. Следовательно, алюминиевые рамы могут иметь ограниченный срок службы. Это в отличие от таких материалов, как сталь, которые имеют (практически) неограниченный предел цикла при нагрузках ниже предела усталости. Это не совсем так, и алюминиевые сплавы имеют заданную усталостную прочность при самых высоких диапазонах числа циклов. Однако усталостная прочность алюминия менее четко определена, чем у стали, так как его диаграмма усталости не изгибается резко ни в одной точке. По моему опыту, хорошо спроектированные алюминиевые рамы прослужат дольше, чем их поддерживает большинство людей. Моему ежедневному водителю двадцать лет. Большинство людей (хотя, возможно, и не читатель) не имеют велосипеда так долго.

6061T6 - самый распространенный сорт алюминиевого сплава, используемый в езде на велосипеде. Он широко доступен, умеренно прочен и легко поддается сварке TIG. 7075 примерно в два раза прочнее, но не поддается сварке и подвержен микротрещинам. Многие производители велосипедов имеют свои собственные торговые названия для сплавов, которые они используют, и они могут или не могут быть такими же, как указано выше. Многие экзотические сплавы существуют с такими элементами, как магний и скандий.

А1 6061Т6

• Плотность: 2700 кг / м ^ 3
• Сила текучести: 276 МПа
• Предел прочности: 310 МПа
• Модуль Юнга: 69 ГПа
• Удлинение при выходе: 0,4%
• Удлинение при разрыве: 12%
• Предел усталости: 97 МПа
• Твердость по Бринеллю: 95

АЛ 7075Т6

• Плотность: 2810 кг / м ^ 3
• Сила текучести: 503 МПа
• Предел прочности: 572 МПа
• Модуль Юнга: 72 ГПа
• Удлинение при выходе: 0,7%
• Удлинение при разрыве: 11%
• Предел усталости: 159 МПа
• Твердость по Бринеллю: 150

Просто для сравнения:

4130 хромолий

• Плотность: 7850 кг / м ^ 3
• Сила текучести: 435 МПа
• Предел прочности: 670 МПа
• Модуль Юнга: 205 ГПа
• Удлинение при выходе: 0,2%
• Удлинение при разрыве: 25,5%
• Предел усталости: 320 МПа
• Твердость по Бринеллю: 195

Ti6Al4V

• Плотность: 4430 кг / м ^ 3
• Сила текучести: 880 МПа
• Предел прочности: 950 МПа
• Модуль Юнга: 114 ГПа
• Удлинение при выходе: 0,8%
• Удлинение при разрыве: 14%
• Предел усталости: 510 МПа
• Твердость по Бринеллю: 334

Toray T700S Углеродное волокно (UD)

• Плотность: 1800 кг / м ^ 3
• Предел прочности: 2550 МПа
• Модуль Юнга: 230 ГПа
• Удлинение при разрыве: 1,7%

Рейнольдс Сталь

этот ответ нуждается в завершающих его только нотах в этой точке

Труба Рейнольдса с торцами была впервые запатентована в 1897 году.

Существует много различных сортов стали Рейнольдса. Наиболее известным является 531 (произносится как «пять, три, один»), который был впервые выпущен в 1935 году, но больше не доступен за пределами Нового Старого Запаса или по специальному заказу. Эта сталь также использовалась на шасси автомобиля Jaguar XKE и помогла 27 победам на Тур де Франс. Замены 520 и 525, которые похожи на 531, но также могут быть приварены.

перечислите некоторые другие коды и их значения и способы использования 753 (требуется сертификация Рейнольдсом), 953, 725, 631, 853, 525.

Объясните цифры 531 получает свое название из состава. Пять частей марганца, три части углерода и одна часть молибдена.

преимущества

• Стильный стальной шланг
• Рассматривается как «прощающий» материал для строительства и повседневного использования

Недостатки

• Доступно много разных сортов
• Требования к термообработке варьируются в зависимости от марки
• Некоторые сорта не допускают холодной установки рам
• Сталь может страдать от коррозии

Ссылки

http://bikeretrogrouch.blogspot.co.nz/2013/12/reynolds-tubing.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_Cycle_Technology#Tubing_types Большой список кодов труб здесь.