Відповідаючи на ще одне запитання матеріалів про рамки, я подумав, що корисно б почати з більш відповідального питання. Одну відповідь на матеріал, будь ласка, з прикладом рами велосипеда, що використовує цей матеріал.

Будь ласка, використовуйте формат, який я використав у своїх відповідях, щоб полегшити порівняння матеріалів.

Я не бачу шкоди в тому, що всі 400+ сталевих сплавів перераховані, якщо хтось хоче це зробити, але "сталь" повинна бути спеціально низькосортної м'якої сталі, а не конкретного сплаву. Так само і для алюмінію, титану, магнію та інших металів.

Для композитів, включаючи металеві композити, я б знову віддав перевагу конкретним прикладам з деталями (є велика різниця між сталевим залізобетоном і кевлар / поліефірними композитами). Я також хотів би бачити дивні та чудові велосипеди.

Матеріали

(тобто індекс до відповідей. Оновіть посилання, додаючи відповідь):

Метали

• Алюмінієві велосипеди
  • Алюміній
  • Scandium - Алюмінієвий сплав
• Сталеві велосипеди
  • Columbus Steel (ще не написано)
  • ChromeMoly Steel (ще не написано)
  • Газова труба
  • Ishiwata Steel (ще не написано)
  • Kaisei Steel (ще не написано)
  • М'яка сталь
  • Reynolds Steel (потребує розширення)
  • Tange Steel (ще не написано)
  • Vitus / Super Vitus Steel (ще не написано)
• Титан
• Берилій
• Золото (чисте) (теоретичне)
• Магній (ще не написано)

Органічні

• Бамбук
• Кістки
• Деревні велосипеди
  • Різьблене дерево
  • Фанера (композитна)
  • Дерево (комплектація рами та велосипеда)
• Картон (ще не написано) ( /bicycles//a/44582/20060 ) **

Композити та полімери

• Вуглецеве волокно
• Льняне волокно (90% льону, 10% вуглецю)
• Пластикові

Макет конкретний

• Кабелі, які називаються Tensegrity або Tensions Integrity
• 3D-друк (ще не написано)

Кістки

Середня щільність 1,84 г / см³ для сухої кістки.

Це було б досить поганим матеріалом для рами велосипеда, і цілком ймовірно, що будь-який кістковий велосипед дійсно має металеве ядро ​​посередині.

Перевага

• Фактор шоку, або як частина костюма ("Смерть їде блідим конем")

Недоліки

• Кістки самі по собі не особливо структурні. Скелет виготовлений із сухожиль, хрящів та м’яких тканин.

• Міцність - кістки, що пересихають, стають крихкими і легко розриваються.

• Нетерпимий - Тріщина може дуже швидко перейти від незначної лінії волосся до повної розриву.

М'яка сталь

Густота коливається від 7,75 до 8,05 г / см3

Багато BSO виготовляються з м'якої сталі або з вторинної сталі з настільки малим доглядом за своїм складом, що це ефективно м'яка сталь. Приклади включають цей велосипед KMart . У цьому питанні щодо ідентифікації BSO є більше.

Переваги

• дешево купити
• простота роботи - технологія звичайна, а техніка доступна
• простий у ремонті - якщо ваш велосипед виготовлений із сталі, ви можете зафіксувати його кузкою, якщо це доведеться, тож він є більш ремонтом, ніж будь-який інший матеріал рами.

Недоліки

• слабкий / важкий - для даної міцності вам потрібна більш м'яка сталь, ніж інші поширені матеріали каркаса.
• іржі - стружки в фарбі або занурення у воду призведуть до корозії рами.

Титан

Щільність 4,550 г / см³

Переваги

• Титан має багато позитивних характеристик, що робить його ідеальним для будівництва рами велосипеда. Титан відрізняється прекрасним подовженням, міцністю на розрив і втомної в'язкістю. Титанові рами, як правило, можуть бути побудовані так само легко, як алюмінієвий каркас, але зі значно більшим терміном експлуатації, подібним до (або довше) сталевого каркаса.
• Титан має надзвичайну корозійну стійкість навіть в агресивних умовах, таких як морська вода, і не потребує фарбування або покриття. Це також означає легше обслуговування, оскільки незначні подряпини та пошкодження не спричинить жодних проблем без повторного нанесення покриття.
• Можна зробити легкий і міцний каркас "високого класу" з титану, який матиме довге життя. Титан в даний час є вибором матеріалу для індивідуальних та разових кадрів. Розробити та побудувати єдиний титановий каркас є економічно вигідним (відносно кажучи), тоді як інші матеріали "високого класу" (наприклад, вуглець) надзвичайно дорогі для проектування та побудови єдиного каркаса.

Недоліки

• Титан - дорогий матеріал. Ціни на сировину найчастіше перевищують інші металеві варіанти. ( Можливо, крім чистого золота ).
• З титаном може бути важко працювати. Для титану необхідні різні процедури для зварювання та зварювання. Недотримання цих процедур може призвести до виходу з ладу забруднених зварних швів.
• Титан - поганий провідник електрики, тому раму не можна використовувати як одну ногу освітлювального контуру.

Фанера

Щільність

• 0,46-0,52 г / см ^ 3 для хвойної фанери
• 0,62 г / см ^ 3 змішаної фанери
• 0,68 г / см ^ 3 для березової фанери

Технічно композитний матеріал, фанера використовується декількома різними способами виготовлення рамок велосипедів. Два найбільш очевидні - як листовий матеріал, так і як лінійний матеріал.

Переваги

• з деревиною легко працювати (інструменти дешеві і легко доступні)
• фанеру легко знайти

Недоліки

• навіть слабша, ніж м'яка сталь, що робить конструкцію важкою і важкі рамки
• епоксидний композит, тому експозиції (клей та герметик) потрібно вибирати ретельно і можуть бути токсичними
• Ключові частини рами все одно будуть металевими, або потрібно докласти великих зусиль для виготовлення їх з дерева.
• довговічність не велика (роки, а не десятиліття)

Велосипед Sawyer від Jurgen Kuipers через CityLab

BICOBY BICOBLE PLYWOOD через CycleExif

_{(джерело: coocan.jp )}

Велосипеди з махагону SANOMAGIC від Sueshiro Sano

Полімер, посилений вуглецевим волокном

Щільність коливається в межах 1,75–2,0 г / см3 і змінюється залежно від типу та розміщення.

Каркаси з вуглецевого волокна (CF) виготовляються з листів вуглецевих волокон, встановлених у полімерній смолі, як правило, епоксидної.

У 1975 р. З'являється перший велосипедний тюсер CF - Exxon Graftek, він мав сталеві вкладиші і був схильний до ламання. Після цього в 1986 році Kestrel і Trek випустили повноцінні мотоцикли на базі CF.

Сучасний верхній приклад велосипедного вуглецевого волокна - Pinarello Dogma F8, який їздить Team Sky, а отже, і командою Bradley Wiggins.

Хоча Шелдон Браун та інші не дуже в захваті від CF, існує велика думка, що CF - найкращий матеріал для швидких перегонів та їзди.

Переваги

• Дуже високе співвідношення жорсткості та ваги може призвести до жорстких рамок, але дуже легких.
• CF має силу спрямованості, що означає, що залежно від вирівнювання волокон, його можна використовувати для виготовлення жорстких рам при передачі потужності, але сумісних при поглинанні коливань доріг.
• CF здатний утворювати широкий спектр форм, тобто аеропрофільні трубки можна створити простіше, ніж з металами.
• CF не зношується так, як це роблять метали, це означає, що теоретично він може мати невизначений термін експлуатації, оскільки він не зношується в регулярних силах. CF не схильний до корозії навіть без покриття / фарби.
• Хоча процес укладання займає багато часу, він не вимагає високого рівня майстерності. Це означає, що менш кваліфіковані працівники здатні виробляти рамки МВ.
• Можливо, деяким людям подобається зовнішній вигляд та статус велосипеда CF. Я пам’ятаю, коли я вперше отримав велосипед на CF, як мої друзі, які не мають велосипедистів, подумають, що це якийсь космічний корабель, і хотіли підняти його, щоб відчути його вагу.

Недоліки

• Рами з CF - це дорого через тривалий час, який потрібно взяти в руки, щоб закласти всі індивідуальні смуги CF.
• Рами із CF (або будь-які деталі) потребують більш ретельної та кваліфікованої збірки. Необхідно використовувати спеціальну мастильну речовину для запобігання склеювання деталей, а CF не переносить затягування так само, як метал.
• Рами CF, як правило, легко пошкоджуються. Оскільки КФ має спрямовану силу, це означає, що він менш стійкий до сил, яким він не призначений для впливу, тобто ударів. Коли сили застосовуються таким чином, що волокна КФ не беруть на себе напругу, то саме полімерна матриця бере всю силу і так легше руйнується.
• У той же час пошкодження часто непомітні. Якщо металевий каркас матиме видиму вм’ятину або вигин, CF-каркас може виглядати непошкодженим, але насправді може виснажуватися всередині, що призводить до раптової несподіваної несправності пізніше.
• CF не легко піддається ремонту; насправді багато людей сказали б, що її неможливо відремонтувати. У будь-якому випадку, якщо зламаний дорогий каркас CF, ви, ймовірно, не захочете знову їздити на ньому, якщо є ризик раптового виходу з ладу робіт з ремонту.
• CF велосипеди швидко втрачають свою цінність. Якщо ви купуєте велосипед CF, це, мабуть, тому, що ви хочете перегоняти на ньому або принаймні їздити швидко, тому ви купуєте щось, що є на передовій технологій для вашої цінової точки. однак, оскільки технологія велосипедних автомобілів CF вдосконалюється дуже швидко протягом останніх двох десятиліть і все ще вдосконалюється зараз, це означає, що ваша покупка швидко застаріла за рахунок нових мотоциклів.
• Багато людей, які купують велосипеди CF, опиняться на велосипеді, що набагато перевершує їхні можливості. Водій, який навчається, у Porsche 911 не піде набагато швидше, ніж у Nissan Micra. Люди підпадають під маркетингову претензію на велосипеди із CF, як на єдиний варіант придбання хорошого велосипеда, або на те, що це найкращий спосіб швидше, ніж швидше тренуватися та втрачати кілька кілограмів.

Велосипед тільки для дерева

Це скоріше приклад того, що технічно можливо, а не особливо практичний матеріал.

Переваги

• значення рідкість / шок

Недоліки

• важко зробити підшипники з дерева
• багато компромісів у виконанні, необхідних через обмеження матеріалу

Чистий дерев’яний велосипед Славоміра Веремковича (через BuzzHunt)

Чисте золото

зауважте: ця картина не є чисто золотим велосипедом - його щойно покритим.

Ця відповідь не була зроблена в реальному житті, але вона дала багато обговорень у розділі. Чи можете ви зробити рамку для велосипеда із золота 24kt?

Перевага

• Фактор Bling - це виглядає "WOW" Хамський показ багатства, спрямований на враження інших хам.

Недоліки

• Міцність матеріалу і твердіння - золото не твердне при нагріванні та гасінні, як сталь

• Деформація - випадання мали б дуже обмежене життя, оскільки вони б'ються під тиском. Ваші випади повинні були бути виготовлені з чогось кращого, ніж із золота.

З двох вищезгаданих причин колеса і спиці, осі, касета колінчастого ланцюга, підшипники, деталі гальма, бойові кабелі, ободи, ніпелі та гайки не могли бути виготовлені із золота.

• Зношення - Чисте золото не дуже стійке до зносу. Ось чому ювелірні вироби для повсякденного ювелірного виробу часто виготовляються з 9 або 18 каратового золота, а не з 24 золотих чистого золота. Ваш золотий велосипед почав би тертись про все, що проти нього. І будь-яка аварія могла залишити зливу золотого пилу по асфальту. Детальніше про це нижче.

• Вага - золото - 19,32 грама на кубічний сантиметр. Сталь варіюється від 7,75 до 8,05 г / см ^ 3, а алюміній - 2,7 г / см ^ 3 Вуглецеве волокно важче зафіксувати, але саме волокно становить 1,6-2,2 г / см ^ 3 Велосипед, виготовлений з того ж обсягу чистий свинець був би легшим, ніж золотий, тому що свинець - лише 13,55 г / см ^ 3

• Вартість Станом на 2016-11-15 роки золото становить 39600 доларів США / кілограм. Суперлегкий каркас з вуглецевого велосипеда в 780г коштував би вам понад 30 000 доларів США лише за матеріал, якщо припустити, що міцність матеріалу може впоратися. Більш імовірний 5-кілограмовий кадр обійдеться вам у 200 000 доларів США. Навіть розбивши ваш велосипед і затираючи 5 г золота, це залишить метал на суму 200 доларів на узбіччі дороги.

Насправді це, швидше за все, золотий сталевий велосипед з гальванічним покриттям або анодований алюмінієвий каркас під дуже тонким шаром золота в 9 карат.

Композит з вуглеволокнистого волокна з бамбука та бамбука

Бамбукові велосипеди були набагато довші, ніж вважає більшість людей. Перші патенти на бамбукові велосипеди були видані в Англії та США у 1894 та 1896 роках відповідно.

З появою зеленого мислення бамбукові велосипеди повільно повертаються в моду.

Бамбуковий композитний каркас з вуглецевого волокна. Надано за допомогою біотичних велосипедів :

Рами з бамбукової труби з металевими / композитними з'єднаннями можна побудувати в домашніх умовах простіше, ніж багато інших каркасних матеріалів

Переваги

• Високе співвідношення міцність і вага, більша міцність на розрив, ніж сталь!
• Природний контроль вібрації, що сприяє більш комфортній їзді
• Сталий
• Легкий, бамбук має щільність 0,35 г / кв
• У багатьох країнах, що розвиваються, бамбукові велосипеди стимулюють місцеву промисловість

Недоліки

• Якщо не встановлено належних процедур контролю якості, сировина, природно, може бути порушена
• Оскільки бамбук є природним матеріалом, не гарантується стійкий вигляд (деякі можуть вважати його перевагою)

Берилій (сплав)

Смішно рідкісний і вражаючий метал високої продуктивності. Він має щільність 1,85 г / мл (порівнянна з вуглецевим волокном), міцність на розрив 270 МПа та модуль Юнга (жорсткість) 300 ГПа (краще, ніж сталь). Берилій та його сплави широко використовуються в аерокосмічному та оборонному застосуванні.

На жаль, є деякі недоліки. По-перше, оскільки його жорсткість непропорційна його міцності, вона виходить з ладу при малому подовженні. Це означає, що вона крихка. Це також ускладнює роботу, і для її правильного формування потрібні дуже трудомісткі виробничі процеси. Завдяки надзвичайній рідкості, цей матеріал коштує близько 8000 доларів / кг лише для сипкого металу. Також метал дуже токсичний, і його пил або пара можуть вбити вас.

Я знаю лише один приклад велосипеда в обрамленні Берилію. Буш Велман (компанія Be) виготовив кадр для американського гірського велосипеда M-16 у 1990 році за 25 000 доларів (у 1990 доларах). Я вважаю, що рамка важила близько 900 г.

Сталеві кабелі aka Tensegrity або цілісна цілісність

Це не унікальний матеріал для побудови рами, оскільки дроти або кабелі працюють лише під напругою. Тож для цього велосипеда потрібні як мінімум два балки якогось іншого матеріалу, що не стискається, у вигляді основної балки та посадочного місця.

Раніше:

Більш сучасна конструкція з одним проводом:

Переваги

• Менша фронтальна площа, менший опір вітру і, отже, більше аерозолі.

• Теоретично легше, ніж трубки.

Недоліки

• Насправді не легше, ніж трубки, тому що основний промінь повинен бути б'єфером, а сталевий кабель в першу чергу не легкий.

• Сирник - У випадку аварії топовий провід / топпункт зробили б значно більш цілеспрямований збиток, виходячи з його менших розмірів. Як і ті прискіпливі дроти, які використовуються для різання фантазійного сиру. притулок

• Flex - ці велосипеди надмірно відповідали горизонтальному напрямку.

Майбутнє

Деякий розвиток було досягнуто за допомогою кевларових кабелів та основних балок з вуглецевого волокна.

Льняне волокно / волокно

Schwinn Vestige був (є?) Виготовлений з лляного волокна (90 відсотків льону, 10 відсотків вуглецю).

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

Переваги

• Зелений - це виглядає екологічно сумлінно.

Недоліки

• Промивання зеленого кольору - це не так екологічно сумлінно, як виглядає.

Пластикові

Щільність

~ 0,91 г / см³ для поліпропілену (трикутник №5)
~ 0,92 г / см³ для поліетилену низької щільності (трикутник №4)
~ 0,95 г / см³ для поліетилену високої щільності (трикутник №2)
1,03-1,06 г / см³ для полістиролу (трикутник №6)
1,35-1,38 г / см³ для ПЕТ-типу пляшок води (трикутник №1)
1,32-1,42 г / см³ для полівінілхлориду ПВХ (трикутник №3)

З 70-х років було кілька спроб побудувати пластикові велосипеди. До будівельних матеріалів належать Lexan та HDPE (поліетилен високої щільності), але я не можу знайти жодних доказів комерційного успіху на велосипедах для дорослих. Пластикові дитячі велосипеди популярні, але вони, як правило, у вигляді балансових велосипедів без педалей (технічно все-таки велосипед?).

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

Переваги (для дитячих велосипедів)

• Легкий вага
• Дешево
• Без гострих країв

Недоліки

• Важка
• Надмірно гнучка
• Погіршується при дії УФ-світла
• Збентежує

Скандія

Щільність 2,985 г / см³

«Скандієві кадри» насправді відносяться до конкретних рамок із алюмінієвого сплаву з невеликою кількістю скандію (часто менше 1%).

Переваги

• Аналогічні переваги алюмінію, легкі та жорсткі.
• Більш міцні та довговічні, ніж інші алюмінієві сплави. Росіяни побудували із скандію ракетні частини для ракет, які були розроблені для вистрілення через полярний лід. Частини винищувачів МіГ також були побудовані із сплавів скандію.
• Scandium також збільшує довговічність зварювання алюмінію, тобто зварні шви менш схильні до виходу з ладу, а товщина труб може бути зменшена в місцях стику (легше).

Недоліки

• Досить дорога і досить ніша. Можливо, був менш дорогим, ніж вуглець на початку, але станом на пізній час він залишився позаду, оскільки вуглець стає дешевшим, а технології виробництва збільшуються, щоб зробити вуглець кращим.

• Дорожче інших алюмінієвих сплавів. Менш настроюється, ніж вуглець. Менш налаштований і менш міцний, ніж титан.

Підсумок

Scandium в даний час є дуже нішевим матеріалом, який пропонує переваги перед усіма іншими матеріалами, але часто лише незначно. Це в дивному місці як дуже, дуже високий кінець алюмінію, який можна легко пропустити, заплативши трохи більше, щоб перейти на титан або карбон з помірними цінами. Кона почував себе таким щодо скандію в 2008 році. Через вісім років вони представляють карбонові кадри MTB. Як я вважаю, вуглець, нарешті, до місця, де скандій набув дуже обмеженого використання, виходячи з його ціни.

Скандій (технічно - скандієво-алюмінієвий сплав) був популярний недовго - Сальса, вуду, Кона все зробили скандієві кадри в один момент. Кона зазначає:

Скандій - восьмий найпоширеніший рідкісний елемент на землі. Сріблясто-білий метал, витягнутий із земної кори, Scandium - це потужний переробник зерна, який при додаванні до алюмінієвих сплавів підвищує міцність і довговічність матеріалу на 50%. Це робиться шляхом «випрямлення» зерен сплаву, роблячи метал менш чутливим до виходу з ладу. Вперше використані цими хитрими росіянами під час холодної війни, направляючі плавники, побудовані із сплавів Скандію на ракетах, могли протистояти неймовірним силам, не наносячи шкоди навіть при стрільбі через полярну крижану кризу. Скандієві сплави стали надзвичайно вигідним доповненням до радянських літаків, надаючи їм неймовірну вагу, маневреність та переваги дальності.

Саме ця міцність і довговічність робить сплави Scandium настільки привабливим матеріалом, коли справа стосується виготовлення велосипедів. Міцність настільки вище (сплав скандію вдвічі сильніший, ніж 6061 або 7005 алюмінію), що ми можемо використовувати набагато менше матеріалу для досягнення характеристик їзди, подібних до сталі. І нам подобається сексуальне, сумісне відчуття сталі. За допомогою Scandium ми можемо збрити вагу з наших алюмінієвих рамок на 10-15%.

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

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

3D друкується

Відповідь потрібно завершити

Різьблене дерево

Хоча дорожчі, ніж фанера, бамбук або розмірний пиломатеріал, існують рами, виготовлені з різьблених дерев’яних труб (або навіть монококів).

Переваги

• Напрямна сила (дещо схожа на CF) дозволяє створити жорсткі, але вібропоглинаючі рамки
• хороше співвідношення сили і ваги
• потенційно екологічно чисті
• стійкий до зубного ряду через більш товстих стінок
• виглядає і відчуває себе дивним (суб'єктивним)

Недоліки

• потребує більш товстих трубок
• дуже складно використовувати добре
• легко пошкоджується вологою, якщо спеціально не обробляти
• дуже дорогий через працю (а іноді і екзотичні ліси)

Газова труба

Смішний термін для "високої міцності" або м'якої сталевої труби, що використовується для створення дешевих велосипедів. Оскільки велосипеди низького класу виготовлені з неякісної сталі, будівельники компенсують, використовуючи важкі, товсті трубки.

Ці трубки часто є одноколірними або простого калібру, тому вони мають стійку товщину стінки на всьому протязі трубки, тоді як рамки більш високої якості виготовляються із стикових труб, які можуть мати дві-три різні товщини, залежно від навантажень та відстані від зварювання .

Відмінність від інших Сталей

Вся сталь має однаковий «Модуль Юнга» (міра жорсткості). Що змінюється між трубопроводом і вищими трубами - це міцність, тому газова труба, що тягнеться до товщини 0,4 мм (найтонший шматок трубки Рейнольдса), буде вигинатися під набагато меншим тиском.

Переваги

• Вартість. Ця трубка простого калібру є дешевшою.
• Ефективність. Забиті трубки повинні бути виконані необхідної довжини. Звичайну трубку можна замовити в більшій довжині, а потім розрізати відповідно до вимог, що зменшує витрату.
• Повторне. Сталь можна зафіксувати набагато простіше, ніж більшість інших каркасних матеріалів.

Недоліки

• Вага. Приблизні ваги для голої сталевої рами та її вилки.

Трубопровід Вага
Рейнольдс 531 Суперлайт / 531pro / 753 5.5lbs до 5.75lbs або 2,5-2,6 кг
Рейнольдс 531DB / 531C 6lbs або 2,7 кг
Рейнольдса 531 - м (стандартна труба) 7lbs або 3,2 кг
Хороша якість рівнині калібрувальних насосно - компресорних труб з 7lbs 9lbs, або 3,2-4,1 кілограми
Недорога трубка простої колії від 9 фунтів до 13 фунтів, або 4,1-6 кілограмів

Примітка: "531" позначають різні типи труб . Для отримання додаткової інформації дивіться запис Рейнольдса в цій CW.

Це ешафрова труба, дюймова та восьма газова труба, дюймова та восьма 531 трубка (⌀ ≈29 мм), дюймова бочка газу та 531 дюймова труба. Де "газовий балон" означає матеріал, який фактично використовувався як трубопровід для газу.

Ось велосипед з бензином - "олмо", якого ви не могли зрозуміти, дивлячись, що він важкий.

Примітка технічно труба виготовляється з плоского металу, який прокатується, і з'єднується з швом зварного шва. Трубка утворена у вигляді закритої форми і не має шва.

Дивіться також сталеві записи Рейнольдса та Іштави в інших місцях цього КЗ.

Алюмінієвий сплав

Історія

Перші алюмінієві велосипеди були зроблені на рубежі століть. Тобто: 19 століття. Найдавніша документація, що алюміній використовується як матеріал для рами велосипеда, - це три приклади, зроблені для паризької виставки Clement Cycles у 1893 році. Цей велосипед не був виготовлений з трубок, а був суцільним алюмінієвим литтям з цільного!

Це, звичайно, було вражаючим для свого часу, оскільки алюміній був вперше промислово виготовлений у 1856 році. Однак, як ви можете уявити, ці міцні рами були дуже важкими і не дуже хорошими.

Алюміній як каркасний матеріал залишається цікавим протягом наступних 80 років, тоді як сталеві каркаси домінують на ринку продуктивності та утилітарності. Це не змінюється, поки зварювання TIG не буде розроблено і не стане загальним у 70-х. Цей прогрес дозволяє будувати з екструдованих порожнистих труб і можливість набагато кращих експлуатаційних характеристик.

У 1974 році студент машинобудування MIT Марк Розенбаум вирішує спробувати побудувати алюмінієвий велосипед для своєї старшої дипломної роботи. Він скористався низькою щільністю Алюмінію і побудував свій велосипед з трубами великого діаметру і дуже тонкими стінками. Результатом його зусиль став велосипед-трек легший, ніж будь-який інший у світі, на 12,3 фунта!

Ось чудова стаття про це. https://www.sheldonbrown.com/AluminiumBikeProject.html

Невдовзі пішла галузь. Гері Кляйн запатентував широку алюмінієву рамку для велосипедів у 1977 році та заснував велосипедну компанію Klein. Cannondale представив першу модель CAAD у 1983 році, а Ел приєднався до про-пелотона незабаром після. Мігель Індурен виграв перший TdF на Aluminium Pinarello Keral Lite в 1995 році, і вони були матеріалом вибору, поки його не замінили вуглецем у 1999 році.

Сьогодні рами для велосипедів з алюмінію є більшістю нового виробництва, витіснивши сталь як варіант з найнижчою вартістю. Ви можете придбати велосипеди з алюмінієвим обрамленням у кожному універмазі. Алюміній також живе на найвищих рівнях у виробництві «Пелотон», спеціаліст компанії Jonny Brown Allez виграв чемпіонат США з дорожнього руху 2018 року.

Властивості матеріалу

Більшість структурних металів мають аналогічні співвідношення максимальної міцності та ваги. Це пов’язано з фізикою металевих зв’язків. Алюмінієві сплави дотримуються тієї ж кривої, що і сталі та титанові сплави, але мають меншу щільність і міцність на одиницю об'єму. Це має певні наслідки:

Алюміній не дуже хороший для застосувань високої міцності, де розміри обмежують. Алюміній ніколи не буде дуже хорошим для гвинтів, болтів або заклепок, тому що це буде часткою міцності сталі.

Однак для велосипедних трубок справа навпаки. Трубки з великим діаметром і тонкими стінками легші для однакової жорсткості. Це пояснюється тим, що жорсткість (момент інерції) трубки під крученою шкалою масштабується з кубом радіусу, зберігаючи однаковий загальний матеріал. Однак достатньо тонкі трубки вразливі до місцевих вигинів оболонок. Цей ефект обмежує тонкість сталевих труб. Оскільки алюміній набагато менш щільний, однакову його масу можна перетворити в трубку, яка має більший діаметр і товщину стінок і, отже, жорсткіша. Як варіант, однаково жорстку раму можна зробити легшою, ніж сталь. Більшість алюмінієвих рамок сьогодні мають набагато ширші труби, ніж сталеві велосипеди, але насправді ці трубки є менш широкими, ніж теоретичний оптимум. Деякий компроміс робиться заради опору вантажному навантаженню та покращення аеродинаміки.

Алюміній само пасивується на повітрі, тобто окислений метал захищає основний метал від корозії. Це означає, що Алюміній не іржавіє у прісній воді та на повітрі. Однак алюміній є вразливим до розсипання корозії розчинами, які атакують пасивуючу плівку, включаючи солону воду. Це проблема для морських середовищ і під час зими, де дороги засолені, і ви повинні покривати будь-який опромінений алюміній.

Алюмінієві сплави плавляться при температурі близько 600 ° С, і їх відносно легко лити. Однак додатки високої міцності віддають перевагу кованому алюмінію, оскільки це може вирівняти зерна у сприятливому напрямку. Алюміній також набагато простіше в обробці, ніж сталь або титан, і він значно не твердне теплом. Багато якісних сучасних алюмінієвих каркасів виготовляються гідроформованими, при яких вода дуже високого тиску змушує алюмінієві трубки перетворюватися в жіночу форму. Цей процес дозволяє отримати значну свободу дизайну, а алюмінієві труби можна зробити більш вільними, ніж сталі, хоча в меншій мірі, ніж вуглецеві.

Часто кажуть, що алюмінієві сплави не мають межі втоми. Це означає, що при достатньо великій кількості циклів будь-яке навантаження з часом спричинить збій. Тому алюмінієві рамки можуть бути обмежені терміном корисного використання. Це на відміну від таких матеріалів, як сталь, які мають (практично) необмежений межа циклу при навантаженнях нижче межі втоми. Це не зовсім вірно, і алюмінієві сплави мають найбільш високу втомну міцність у найвищих діапазонах кількості циклу. Однак втомність Алюмінію менш чітко визначена, ніж для сталі, оскільки її діаграма втоми не різко зростає в будь-якій точці. На мій досвід, добре розроблені алюмінієві рами прослужать довше, ніж більшість людей продовжують їх працювати. Моєму щоденному водієві двадцять років. Більшість людей (хоча може і не читач) так довго не володіють велосипедом.

6061T6 - найпоширеніший сорт Алюмінієвого сплаву, який використовується в велосипеді. Він широко доступний, помірно міцний і його легко зварювати TIG. 7075 приблизно вдвічі міцніший, але не може бути звареним і сприйнятливий до мікротріщин. Багато виробників велосипедів мають власні торгові найменування сплавів, які вони використовують, і вони можуть бути або не бути такими, як описано вище. Існує багато екзотичних сплавів з такими елементами, як Магній та Скандій.

Al 6061T6

• Щільність: 2700 кг / м ^ 3
• Міцність виходу: 276 МПа
• Кінцева міцність: 310 МПа
• Модуль Юнга: 69 ГПа
• Подовження на вихід: 0,4%
• Подовження при розриві: 12%
• Гранична стомлюваність: 97 МПа
• Твердість Брінелла: 95

Al 7075T6

• Щільність: 2810 кг / м ^ 3
• Міцність виходу: 503 МПа
• Кінцева міцність: 572 МПа
• Модуль Юнга: 72 ГПа
• Подовження на вихід: 0,7%
• Подовження при розриві: 11%
• Гранична стомлюваність: 159 МПа
• Твердість Брінелла: 150

Просто для порівняння:

4130 Хромолій

• Щільність: 7850 кг / м ^ 3
• Міцність виходу: 435 МПа
• Кінцева міцність: 670 МПа
• Модуль Юнга: 205 ГПа
• Подовження на вихід: 0,2%
• Подовження при розриві: 25,5%
• Гранична стомлюваність: 320 МПа
• Твердість Брінелла: 195

Ti6Al4V

• Щільність: 4430 кг / м ^ 3
• Міцність виходу: 880 МПа
• Кінцева міцність: 950 МПа
• Модуль Юнга: 114 ГПа
• Подовження при виході: 0,8%
• Подовження при розриві: 14%
• Гранична стомлюваність: 510 МПа
• Твердість Брінелла: 334

Toray T700S Carbon Fiber (UD)

• Щільність: 1800 кг / м ^ 3
• Кінцева міцність: 2550 МПа
• Модуль Юнга: 230 ГПа
• Подовження при розриві: 1,7%

Рейнольдс Сталь

ця відповідь потребує завершення своїх справедливих записок на даний момент

Рейнольдс вбудовані трубки вперше були запатентовані в 1897 році.

Існує багато різних марок сталі Рейнольдса. Найбільш відомим є 531 (вимовляється "п'ять, три, один"), який був вперше випущений у 1935 році, але він більше не доступний за межами Нового Старого Запасу чи спеціального замовлення. Ця сталь також використовувалася на автомобільних шасі Jaguar XKE та допомагала в 27 перемогах Тур де Франс. Заміни 520 та 525, які схожі на 531, але також можуть бути звареними.

перерахуйте деякі інші коди та їх значення та звичаї 753 (необхідна сертифікація Рейнольдса), 953, 725, 631, 853, 525.

Поясніть числа 531 отримує свою назву від складу. П’ять частин марганцю, три частини вуглецю і одна частина молібден.

Переваги

• Класна сталева труба
• Розглядається як "прощаючий" матеріал для будівництва та щоденного використання

Недоліки

• Доступно багато різних сортів
• Вимоги до теплової обробки відрізняються в різних класах
• Деякі сорти не допускають холодного встановлення рамок
• Сталь може страждати від проблем корозії

Список літератури

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

https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_Cycle_Technology#Tubing_types Великий список кодів труб тут.