關于山地車車架材料的小知識

宜人春光 2015-06-25

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1．鋁的金屬疲勞性很差，為了說明這一點，我們看下面的幾幅圖。我們可以很明顯的看到，鋁的可樂罐很輕易的就被捏出了口子，而鋼的水果罐頭則安然無恙。鋁材做的自行車架的致命弱點就是騎這種材料制造的自行車時，騎的次數(shù)越多，應力發(fā)生的次數(shù)也高，強度也顯著引起變化。近來為了謀求輕量，許多車架使用薄料來制作(薄的程度已達到極限)。這些都是使用沒有疲勞極限的鋁合金來制作車架，這也就是為什么在專業(yè)的使用強度下一個鋁架只能支持2-3年的原因。 2．鋁沒有彈性，無法吸收騎行的震動。用鋁材制作的硬尾車架會把絕大多數(shù)的震動直接傳遞到騎手的身體上。這就使鋁車架坐起來相當?shù)念嶔?，乘騎的舒適感很差。由于鋁的這兩個缺陷，使得它不適合做一般的硬尾車架。但是競賽的XC越野車架大多數(shù)使用鋁合金，這是因為鋁的重量可以做到很輕，而通過熱處理和抽管技術也可以獲得很大的強度，這就使得鋁車架的競賽性能很好（競賽性能當然不會考慮選手的舒適程度和產(chǎn)品的使用壽命了）。而全減震車就沒有這些顧忌了。由于擁有完全獨立的減震結構用于吸收震動，并加上更為厚實和柔軟的把膠和坐墊，鋁沒有彈性的缺點被完全的中和掉了。另外，鋁較輕的質(zhì)量使得它可以作成更大的截管面積，并在需要強度的地方進行局部的補強。所以說，鋁是比較成熟而可靠的材料，并且在制作全減震車架的時候更有優(yōu)勢。鋼是一種歷史悠久的材料，從最普通的民用自行車到高端的競賽級車輛，都或多或少的使用著鋼材。除了冶煉技術的完善之外，鋼也有其它材料所不能代替的優(yōu)點： 1．加工性能好，鉻鉬鋼是歷史最悠久的自行車素材，對它的研究時間也最長，因此它的加工技術已經(jīng)發(fā)展到一個相當穩(wěn)定的程度。 2．強度大，從上文中我們可以看出相同體積下的鋼材的強度遠遠大于鋁合金和鈦合金，因此合格的鋼架的強度都可以讓人放心。 3．乘騎感舒適，鋼是一種具有良好的彈性的金屬，用鋼制作的車架，可以吸收騎行過程中所帶來的震動。因此鋼架不會向鋁架那樣讓人感覺不舒服，特別適合用來做旅行車架。 4．鋼的金屬疲勞性要比鋁強的多（從上文中的實驗我們就可以看出來了），所以在相同的使用條件下，鋼架的壽命也會比鋁架長得多。當然，鋼架也有其不可克服的缺點： 1．重量，在極度追求器材輕量化的今天，鋼7。8/立方厘米的質(zhì)量讓所有人對他望而卻步。雖然可以使用輕量化的鋼材，并且用抽管技術把管壁抽得極薄，可是還是很難把鋼架的重量減到1600克以下。而很多鋁架的重量只有1400克左右。這也就是在競賽級別的車架中很少看見鋼架的緣故。 2．生銹，相對于其他的材料，鋼是比較容易生銹的。生銹會使鋼的強度大幅度的下降，減少使用壽命。所以必須采取種種手段來防止鋼材生銹。所以如果不是追求競賽級的重量，又考慮車架的耐用程度的話，鋼架無疑是很好的選擇。但是需要指出的是，目前國內(nèi)好的鋼架要比好的鋁架難找。首先好的綱架并不便宜，向雷諾853系列的高級鋼架要好幾千，而意大利科那歌的鋼架則要上萬。另外由于人們對鋁架的偏愛，使得鋼架難以銷售。隨著國內(nèi)的自行車巨人——中華自行車公司的倒閉，好的鋼架在國內(nèi)幾乎絕跡了，這真是一個遺憾啊！鈦是一種新興的金屬，這種新材料具有非常優(yōu)越的性能，是制作頂級車架的最好的材料之一。 1．鈦合金可以制作重量很輕強度又很大的車架，從上表中可以看出，鈦的強度和鋼差不多，但是重量也只有鋼的一半多一點，因此同樣強度的鈦合金車架會比鋼車架輕很多。 2．鈦合金具有非常好的彈性，這使得它在吸收騎行振動方面功不可沒。用鈦合金制作的車架具有非常良好的舒適性，而且鈦是一種具有記憶性的金屬，它在自己的形變范圍內(nèi)幾乎具有無限的使用壽命，也就是說購買鈦合金車架是一種一勞永逸的方法。（笑）一般來說，在專業(yè)的使用條件下，鋁合金車架的使用壽命是2年，鋼車架是8年，而鈦車架則可以達到20年左右。 3．在正常的條件下，鈦幾乎不會發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。有其利就回有其弊，鈦合金也有其不可避免的缺點，目前來說最頭痛的就是一個字：貴??！按照金屬的含量來說，鈦其實并不是稀有金屬。可是自然狀態(tài)的鈦元素一般以二氧化鈦的形式存在著，提煉加工過程復雜，技術要求高，并花時間因此成本高。再有溶接加工極為困難，因為鈦和氧的親和力極強，和空氣接觸后馬上變成二氧化鈦，而二氧化鈦硬而脆，該部分的強度會不斷下降。必須用惰性氣體小心焊接。通常所說的Tig焊接是：(Tig：鎢、惰性氣體的略語)用鎢電極及氬氣體進行弧焊接。鈦的焊接必需隔絕空氣下進行。由于以上原因鈦車架價格很貴。一般國產(chǎn)的航輪和寶鈦的3/2。5的鈦合金車架的價格大概在3000元左右，而如果象AIRBONE或者LITESPEED的鈦架的價格甚至上萬。但是如果考慮到鈦架的使用壽命，這個價格也就不會感到那么離譜了。碳纖維作為一種高科技材料使用在自行車上是最近十年的事情。嚴格來說碳纖維并不是單純的碳元素，而是碳元素經(jīng)過編織加工后利用環(huán)氧樹脂粘和加固的一種混合物。早期的碳纖維由于技術上面的原因，使用的環(huán)氧樹脂甚至會在陽光下分解。隨著科技的進步，這種優(yōu)秀材料的種種缺點在被逐漸克服。比如德國的K車架就使用了高級的16K的碳纖維，這種碳纖維的強度甚至超過了鋼材，并且擁有終身保用的質(zhì)量承諾。一般來講，碳纖維作為自行車的材料擁有以下幾個特點： 1．極輕的重量：1200克左右的碳纖維公路架已經(jīng)到處可見了。由于碳的質(zhì)量僅有1。6克/立方厘米，所以制作1公斤左右的車架已經(jīng)不在是夢想。 2．吸收沖擊性能好。碳纖維可以有效的吸收震動，并且保持很好的剛性。這種特點使得它成為很好的競賽級的材料。 3．可以制作各種形狀的車架。和一般的金屬車架的制造過程不一樣，碳纖維車架一般是先制作模具，然后在模具上付上碳纖片，最后用環(huán)氧樹脂進行粘固。這種制作過程可以利用空氣動力學作成風阻極小的車架。目前這種材料的毛病主要是以下兩點： 1．復雜的應力計算。構成碳纖維車架的是碳纖維，它的特點是拉伸強度強，但剪斷強度弱，加工時需要進行復雜的應力計算(縱剛性、橫剛性)，根據(jù)計算把碳纖維片重疊成型。一般來講，碳纖維抗面的沖擊相當好，而抗穿刺能力就很差了。就是說你橫摔豎拍不要緊，就怕的是橫摔豎拍的過程中碰到一兩塊鋒利的小石子，那可就不是拿去焊一下就可以解決的了。 2．價格昂貴，和鈦合金相比，碳纖維車架的價格有過之而無不及，向頂級的碳纖維車架的價格都要上萬，而科那哥的C40和C50的價格甚至超過2萬元。這主要是因為碳纖維車架的制作過程需要很多的手工，并且報廢率很高，造成成本的大量上升。從外觀上我們可以很容易的把這幾種材料的車架區(qū)別開來。風格粗獷，造型狂野的是鋁架。管體纖細，骨感十足的是鋼架。而那沒有任何涂裝，渾身散發(fā)著金屬光澤的就是鈦架。碳纖維的表面則覆蓋著各種3D布的表層，極具現(xiàn)代感。