Велосипедные рамы из алюминия (алюминиевых сплавов)
Мы продолжаем серию статей о разных материалах, применяемых при производстве велосипедных рам. В прошедшей статье мы поболтали о велосипедах на базе металлических рам.
Сейчас для изготовления рам велосипеда применяют следующие материалы:
- Сталь (простую, углеродистую, хромомолибденовую).
- Алюминиевые сплавы (Alloy)
- Титановые сплавы (Titanium)
- Карбон (углепластик, Carbon fiber)
- Разные редкие, экспериментальные и уникальные материалы (магниевые (Magnesiumc), алюминиево-скандиевые, бериллиевые сплавы, бамбук и т.д.)
В данной статье мы разглядим свойства рамы, изготовленной из алюминиевых сплавов.
Сам термин алюминиевая рама не совсем верный. Алюминий в чистом виде не используется – он через чур мягкий. Под этим термином подразумеваются сплавы с другими металлами: цинком, медью, магнием, марганцем и т.д.
Один из громадных плюсов алюминиевых рам – их небольшой вес. Как раз исходя из этого велосипеды с этими рамами стремительнее набирают скорость, на них легче подниматься в гору. Но, это же дает и отрицательный эффект в виде утраты наката, т.е. в то время, когда велосипедист прекращает вращать педали байк стремительнее останавливается.
На велосипедах с алюминиевыми рамами мало сложнее делать повороты, поскольку они значительно «тверже» металлических рам, и, в случае если металлические смогут мало изгибаться при повороте, как бы «вписываясь» в него, то алюминий этого делать неимеетвозможности.
Из-за таковой жесткости рамы энергия велосипедиста, вращающего педали, передается на колеса с меньшими утратами, чем у металлической рамы, которая наряду с этим мало изгибается и поглощает энергию велосипедиста. Действительно, все это играется громадную роль у спортсменов и гонщиков, а для простого байкера это «жизненные мелочи». А вот что значительно более заметно, так это то, что из-за для того чтобы свойства алюминия поездка на байке с алюминиевой рамой делается более твёрдой и некомфортной.
Велосипед значительно хуже гасит вибрации на дороге, чем байк со металлической рамой, лучше амортизирующей все выбоины и ухабы на ней. Алюминиевая рама передает на пятую точку, руки и позвоночник, фактически не гася, все удары о дорогу. А дороги у нас, как мы знаем, не отличаются гладкостью и ровностью.
Для велосипедов с алюминиевой рамой нужна хорошая амортизационная вилка, которая частично возьмет на себя амортизацию от ударов переднего колеса, хорошее седло, а вероятно и амортизационный подседельный штырь, для смягчения ударов на позвоночник от заднего колеса.
Еще одним недочётом алюминиевых рам есть то, что в отличие от металлических, они, накапливая усталость, ломаются без появления трещин. А это существенно повышает риск того, что она сломается прямо на протяжении поездки. Т.е. металлическая рама, перед тем как сломаться сперва треснет, а уже позже в этом месте сломается.
Это свойство разрешает подметить трещину и выбросить треснутую подробность либо заварить её.
К примеру, на моих глазах, на протяжении спуска по горной тропе в Буковеле, в конце автострады сломалась алюминиевая рама даунхилл-велосипеда. Прекрасно еще, что это случилось фактически у подножья горы, да и сам спортсмен был превосходно экипирован велозащитой и не взял никаких повреждений. Рама пополам на маленькой кочке, так что последние полкилометра до финиша велосипед ехал на своем хозяине.
Обстановка сильно напоминала ту, что продемонстрирована на фотографии внизу.
Зависимость прочности велосипедной рамы от толщины и диаметра стенок труб
При изготовлении алюминиевых рам применяют трубы большего диаметра с толстыми стенками.
Из-за чего так?
Законы физики говорят, что при повышении диаметра трубы вдвое ее жесткость увеличивается в восьмеро (кубическая зависимость), а при повышении толщины стены трубы вдвое ее жесткость увеличится так же вдвое. Т.е. для повышения жесткости конструкции и при минимизации наряду с этим веса — повышение диаметра трубы предпочтительнее.
Исходя из этих правил и учитывая, что минимальная толщина стены металлической трубы возможно 0,4 мм, а алюминиевой 0,8 мм, конструкторы выбирают диаметр и толщину стенок труб для велосипедных рам. Само собой разумеется трубы с вышеприведенной минимальной толщиной стенок не применяют при производстве велосипедов.
Причем рамы довольно часто делают из труб разных сечений либо баттированные, что так же разрешает повысить прочность готовой рамы. Почитать о баттировании и геометрии труб рамы возможно в статье «Геометрия рамы велосипеда».
Итак:
Преимущества алюминиевой велосипедной рамы:
- Меньший вес, по сравнению со металлическими рамами, и как следствие этого хорошие разгонные характеристики.
- Практически безотносительная коррозийная стойкость – такие рамы не ржавеют от слова «по большому счету».
- Высокие скоростные характеристики: легче собрать скорость и ехать в гору.
Недочёты велосипедной рамы из алюминиевых сплавов:
- Жесткость. Алюминиевая рама фактически не гасит вибрации, и все неровности дороги передаются на руки и через пятую точку на позвоночник, в особенности в случае если еще и вилка твёрдая, а не амортизационная.
- Стремительная утрата наката. Из-за меньшего веса, когда байкер перестает крутить педали, велосипед скоро теряет собственную скорость, в отличие от велосипеда со металлической рамой.
- Недолговечность. В случае если велосипед эксплуатируется деятельно, то через пара лет быстро возрастает возможность взять трещину. А лет через 10 простого катания рекомендуется систематично осматривать байк перед поездкой на их наличие. Производители значительно чаще дают гарантии на рамы из алюминиевых сплавов в пределах 5-10 лет.
- Более чувствительны к падениям и ударам, чем металлические и титановые рамы. Все-таки алюминий мягче стали и удар, что сталь кроме того не увидит – на алюминии может покинуть вмятину.
- Неремонтопригодность. Сварить алюминиевую раму через чур сложно, да и уверенности в ее прочности это, в действительности, не прибавит – надежнее приобрести себе новую.
- Большая цена.
Виды алюминиевых сплавов, употребляющихся при изготовлении велорам.
Мало остановимся на видах алюминиевых сплавов, употребляющихся для изготовления велосипедных рам.
Марок алюминиевых сплавов достаточно большое количество (2014, 7000, 7005T6, 7009T6, 7010T6, 6061T6, 6065 и т.д.), но чаще всего в велосипедостроении употребляются марки 7005T6 и 6061T6 (аналог отечественного сплава Преисподняя33 по ГОСТ 4784-97).
Их еще именуют сплавы шести- либо семитысячной серии.
Применение в заглавии букв «Т6» показывает, что материал прошел термическую обработку.
К примеру, при термической обработке сплава 6061 изделие из него нагревают до 530 °С, после этого интенсивно охлаждают водой. После этого его в течении 8 часов при температуре около 180 °С искусственно старят. По окончании таковой обработки сплав 6061 уже обозначают 6061-Т6.
Сплав 7005 при термической обработке охлаждают не водой, а воздухом.
К примеру, в нижеприведенной таблице видно состав металлов в сплавах и как изменяются их физические характеристики по окончании термической обработки.
| Сплав | Состав
металлов |
Предел
прочности на разрыв (в тыс. PSI) |
Предел
текучести (в тыс. PSI) |
Процент
удлинения |
Твёрдость
по Бринеллю |
| 2014 | 4.5% Медь
0.8% Углерод 0.8% Марганец 0.5% Магний |
27 | 14 | 18% | 45 |
| 2014T6 | 70 | 60 | 13% | 135 | |
| 6061 | 1% Магний
0.6% Кремний 0.2% Хром 0.3% Медь до 0.7% Железо |
18 | 8 | 25% | 30 |
| 6061T6 | 45 | 40 | 17% | 95 | |
| 7005T6 | 4.5% Цинк
1.4% Магний 0.45% Марганец 0.13% Хром |
51 | 42 | 13% | н/д |
| 7075T6 | 5.6% Цинк
2.4% Магний 1.6% Медь 0.23% Хром 0.15% Марганец |
83 | 73 | 11% | 150 |
В таблице:
Предел прочночти на разрыв — это нагрузка, при превышении которой происходит разрушение изделия.
Предел текучести — нагрузка, при превышении которой наступает невосстанавливаемая деформация (такая деформация формы изделия, которая им самостоятельно не восстанавливается).
Процент удлинения — это средняя величина удлинения деформируемой подробности до её поломки (разрыва).
Твердость по Бринелю — величина, характеризующая твёрдость материала на вдавливание.
Сплавы 7005 и 7075 более прочные, чем 6061 и рама из них прослужит продолжительнее, чем совершенно верно такая же из сплава 6061. Наряду с этим 6061 более технологичен, чем сплавы серии 7xxx. А это разрешает несложнее изготавливать из него трубы со сложным сечением и баттировать их, что кроме этого увеличивает прочность таких рам.
Алюминий марки 6061 легче сварить, чем 7005.
Сварка рамы из труб, изготовленных из алюминия марки 2014, 7075 по большому счету сверхсложный и дорогостоящий технологический процесс. Простой аргонно-дуговой сваркой их нельзя сварить. При производстве их возможно лишь лить полностью.
Как раз исходя из этого эти марки фактически не используют при производстве велосипедных рам.
Рама из алюминиевого сплава 6061 лучше подойдет для фрирайд (freeride, FR) и даунхилл (downhill) рам. Для крос-кантрийных байков хардтейлов оптимальным будет сплав 7005. Он более прочный, твёрдый и долговечный.
| Велосипед для фрирайда с алюминиевой рамой |
Умелые туристы не весьма обожают алюминиевые рамы из-за их«невозможности» и жёсткости сварки в любой деревне в отличии от простой сварки стали.
Маленькое видео о том как паять алюминиевую раму
В заключении хочется сообщить следующее.
Какую раму применять: металлическую либо алюминиевую, все-таки в основном определяется назначением велосипеда, предпочтениями самого велосипедиста, его финансовыми возможностями и привычками. Нормально кататься возможно как на велосипеде с алюминиевой, так и со металлической рамой.
Основное приобретать от этого лишь здоровье и удовольствие, а не болячки и проблемы.
Катайтесь в собственный наслаждение!
А в следущей статье будут рассмотрены качества титановых велорам.
Рекомендуемые товары
В корзину
6 005 грн
Горный универсальный велосипед OPTIMABIKES F-1 DD с алюминиевой рамой, колесами 26 дюймов и амортизационной вилкой
В корзину
4 913 грн
Горный женский алюминиевый велосипед Optimabikes Alpina DD с колесами 26 дюймов и амортизационной вилкой (рост 150-180 см)
