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車架材料的介紹
2. 從維護(hù)保養(yǎng)方面,全減震車需要比較專業(yè)的維護(hù),而國內(nèi)目前的自行車行還很不完善也很不規(guī)范,不但修補的零件不好找,相關(guān)的技術(shù)支持也很缺乏。能提供保用和保修的車行更是寥寥無幾。
3. 在其他的配制相同的時候,全減震車的價格會比較昂貴。新手的一次性投資會比較大。而新手的選擇往往帶有盲目性,一旦發(fā)現(xiàn)這種騎行方式不適合自己,損失就會比較慘重了。
車架的材料
目前,可以制造自行車車架的材料主要有以下幾種:鋼,鋁合金,鈦合金,鎂合金,鈧合金,碳纖維等等,一般市場上出現(xiàn)的車架主要有鋼,鋁合金,鈦合金,碳纖維。鈧合金和鎂合金是最近的新興材料,比較少見。
要了解這些材料的特性,就有必要知道一些基本的概念和參數(shù)
1.強度(STRENGTH)。假設(shè)掛在金屬棒另一端的重量,重到足以使金屬棒產(chǎn)生永久的變形,也就是說,當(dāng)移開重物時,金屬棒仍然呈現(xiàn)彎曲,無法完全回復(fù)原狀,即所謂的降伏(yield)。使材料達(dá)到降伏的力量因材料不同而不同,這就是所謂的強度。強度和車架的耐用度相關(guān)但和騎乘品質(zhì)無關(guān)。強度 (strength)由材料的降伏強度(yield strength)決定。降伏強度和車架管材的品質(zhì)、熱處理制程及合金成份(某些品牌型式)有相當(dāng)大的關(guān)系。
2. 剛性 (STIFFNESS) 假設(shè)一根金屬棒的一端固定在夾具上,另一端加上一定的重量使得這根金屬棒暫時彎曲,當(dāng)把那個重物移開時,金屬棒立即回復(fù)原來的型狀。同樣的重量加諸于不同材料時,會產(chǎn)生不同的彎曲程度,這就是剛性。剛性影響車架的騎乘品質(zhì),因為車架最怕在正常騎乘時發(fā)生變型。剛性決定于材料的彈性系數(shù),而相當(dāng)重要的是彈性系數(shù)和金屬的品質(zhì)及其合金的成份無關(guān)。舉例來說,所有種類的鋼,基本上具有相同的彈性系數(shù)。
3.重量(WEIGHT)除了強度和剛性之外,重量也是一個議題。和剛性一樣,重量受到材料合金成份的影響相當(dāng)輕微。即便你的車架貼著"Lite Steel TM"(輕量化鋼材),事實上,所有的鋼材幾乎具有相等的重量。
以下就是我們常見的幾種材料的一些特性
彈性系數(shù)(剛性) 強度 (降伏點 ) 重量(千克/立方米)
鋼材 30 46---162 7800---8200
鋁合金 10-11 11-59(4-22退火后) 2700—3200
鈦合金 15-16.5 40-120 4500—4700
要注意,剛性和重量和材料的品質(zhì)、熱處理或合金成份無關(guān)。舉例來說,所有的車用鋼管,從大賣場的廉價單車到價值數(shù)千美元的單車都有相同的彈性系數(shù)30,以及490的重量。
由上表中我們可以看出,我們用這幾種材料做車架,在管材的形狀和厚度相同的情況下,鋁制車架的剛性只有鋼制車架的三分之一,鈦制車架也只有鋼制車架的二分之一的鋼性。也就是說,鋼的車架是最結(jié)實的。當(dāng)然實際情況下沒有人會這樣做車架,所以這個結(jié)論也就是不客觀的了。
鋁作為一種在運動自行車上使用最廣泛的材料,最大的優(yōu)點就是他的重量。鋁的剛性和強度都很低,但是鋁可以通過增加單位體積上的材料來彌補這一缺憾,而重量仍然不大。另外相對于其他的運動自行車的高級材料,鋁的價格很低。
目前使用在高檔鋁架上的鋁材(6000系列、7000系列)都是運用在航天方面的高級鋁材。和一般的普通鋁材相比,這些鋁材無論是在強度還是剛性上都有顯著的提高。而且廠家為了保證強度,都采取了使用較粗的管材、增大橫截面積的做法,所以大多數(shù)的鋁車架看起來都很粗獷。
鋁長時間使用外觀不怎么變化。鋁本身是很容易受腐蝕的金屬,在空氣中幾乎不存在沒有被氧化的鋁,放置在空氣中馬上被氧化而形成很薄的氧化膜。為什么不生銹呢?原因是該氧化膜達(dá)到一定的程度時防止繼續(xù)生銹,形成致密的氧化膜(三氧化二鋁)。該氧化膜幾乎是無色因此外觀上不容易發(fā)現(xiàn)變化(有時會發(fā)白)
以上都是鋁的優(yōu)點,但是這種材料也有兩個致命的缺點。
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(yīng)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(dá)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(dāng)?shù)念嶔ぃ蓑T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(shù)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(dāng)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(shù)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(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個相當(dāng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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。