這里是younger 的山地車專欄，感謝閱讀。
自行車車架材質(zhì)對(duì)整車的影響非常大，其本身固有物理屬性，很大程度上決定了車架的剛性及舒適性。在車架設(shè)計(jì)，制作過程中也必須針對(duì)性的采取對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)，技術(shù)，和工藝。
在介紹車架材質(zhì)前，讓我們先理清兩個(gè)重要概念。
剛性
剛性是物體抵抗形變的能力,這不與車架材料本身的彈性模量(指材料所受應(yīng)力與其應(yīng)變的正比例系數(shù),彈性模量越高,則材料剛性越強(qiáng))有關(guān),而且與材料的形狀也有關(guān)系。通常,同樣的材料和重量條件下,更粗的管材將擁有更好的剛性,但車架的管材是不可能無限地做粗,因?yàn)樾螤钤酱?意味著管材越薄。過薄的管材,會(huì)出現(xiàn)無法焊接的情況,同時(shí)其抗沖擊的能力也大幅下降,無法滿足制作車架的要求。
強(qiáng)度
金屬的強(qiáng)度是指材料抵抗永久形變和裂的能力。在車架上,這個(gè)指標(biāo)和管材的橫截面大有關(guān)系。車架的強(qiáng)度指標(biāo)關(guān)系到騎行安全,如果車架生形變或者斷裂,對(duì)車手來說都是非常危險(xiǎn)的。
1鋼材
鋼材是歷史最悠久的一種材料，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有很多強(qiáng)大的材料出現(xiàn)，但是鋼架依然以其纖細(xì)的管型，精致的焊接，舒適的路感吸引著許多車友。
4130鉻鋁鋼
用在自行車上的鋼材大部分是4130鉻鉬鋼,其價(jià)格便宜,加工也比較簡(jiǎn)單,在自行車運(yùn)動(dòng)發(fā)展早期,幾乎所有的高端車架都使用這種鋼材?，F(xiàn)在市面上的鋼質(zhì)車架也大多是使用這種鋼材。(注:4130鉻鉬鋼對(duì)應(yīng)我國(guó)牌號(hào)為30CrMo)
4130鉻鉬鋼的特點(diǎn)是擁有足夠的強(qiáng)度,同時(shí)焊接簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,制造技術(shù)也非常成熟。采用這種鋼材制作成的山地車架重量通常在2kg左右,剛性較高,騎乘舒適性一般。
雷諾鋼材
1953年,雷諾自行車公司開始制造種錳鉬合金鋼,并且將其命名為雷諾531。這種管材在當(dāng)時(shí)來說強(qiáng)度很高,同時(shí)又比較輕,曾經(jīng)是競(jìng)賽型鋼制自行車的首選材料。隨后,雷諾又推出了一系列的管材。其中,雷諾453是一種單抽管的錳鈦合金鋼。雷諾501、520、525和725管材則是經(jīng)過特殊處理的4130鉻鉬鋼。
雷諾753是一種高端的錳鉬合金鋼,本質(zhì)上來說就是一種更好的531型鋼材。
雷諾853也是4130鉻鉬鋼，但是經(jīng)過空氣硬化處理，強(qiáng)度更高。
雷諾931是雷諾新推出的一種不銹鋼,其定位要高于853,但單純從機(jī)械性能來說,931還略弱于853,只是其原材料優(yōu)于后者。
雷諾953是其最高端的鋼材,也是一種不銹鋼,性能非常高,抗拉強(qiáng)度幾乎可以達(dá)到普通鋼材的兩倍!但由于它的產(chǎn)量非常低,一個(gè)953鋼架的價(jià)格通常達(dá)到上萬元,幾乎是每位鋼架愛好者的終極收藏目標(biāo)。
需要注意的是,不銹鋼的管材并非意味著它一定不會(huì)生銹,所謂“不銹”只是意味著相對(duì)不容易生銹,表面處理工藝和平常的保養(yǎng)對(duì)于車架的防銹也很重要。如果你有幸擁有一款931或953鋼架,千萬別忽視了保養(yǎng),否則它們同樣會(huì)生銹。
還有一種是高碳鋼，可以說已經(jīng)是被淘汰了，強(qiáng)度低，重量重，大多在600.700的山寨車中出現(xiàn)。我以前的捷安特代步山地就是這種材料。
2鈦合金
鈦合金與鋼材一樣,所制作的車架擁有非常舒適的路感。使用在自行車車架上的主要有6-4和3-2.5鈦合金,連接符前后的兩個(gè)數(shù)字分別代表鋁和釩的含量,例如6-4鈦合金就意味著含有6%的鋁、4%的釩,其余90%則為鈦。6-4鈦合金的強(qiáng)度要比3-2.5鈦合金的強(qiáng)度大,但是也更脆。對(duì)于車架來說,6-4鈦合金并不一定比3-2.5鈦合金舒適,而且加工成本更高。
此外,由于鈦合金本身價(jià)格就比較高,所以鈦合金車架的價(jià)格和頂級(jí)的953鋼架一樣非常昂貴。
另一方面,鈦合金必須在惰性氣體環(huán)境下焊接如果直接在空氣中進(jìn)行焊接,鈦將迅速吸收氫、氧氮這三種元素,與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使接口處顯著脆化,導(dǎo)致無法使用。
3.鋁合金鋁合金具有相對(duì)低廉的價(jià)格及比較容易控制重量的優(yōu)勢(shì),是目前入門和中端運(yùn)動(dòng)自行車中運(yùn)用最為廣泛的材料,主要為6000系和7000系的鋁材。鋁合金車架的特性為:剛性較為優(yōu)秀,但吸震能力較弱,因此騎乘舒適性較差。6000系列鋁合金6000系列鋁合金是一種主要添加了鎂和硅的鋁合金,也混合了部分鐵、銅、鉻鋅和鈦。其中,6061鋁是自行車上最常用的一種鋁材,具有較為出色的性能和便于焊接的特性。在制造鋁合金車架時(shí),熱處理是一個(gè)非常重要的過程。經(jīng)過T4熱處理后的6061鋁合金,其強(qiáng)度可以達(dá)到未經(jīng)熱處理6061鋁合金的2倍,而經(jīng)過T6熱處理的6061鋁合金,其強(qiáng)度可達(dá)到未經(jīng)熱處理的6061鋁合金的2.5倍。(注:T4和T6均為熱處理參數(shù),代表不同的熱處理方法,其中T6等級(jí)高于T4.
7000系列鋁合金
7000系列鋁合金主要的添加物是鋅。車架上常用的7000系鋁材主要有7005和7075鋁材。
7005鋁材強(qiáng)度約比6061鋁合金高10%,但會(huì)比后者脆一些。而7005鋁材的熱處理也是非常重要的,未經(jīng)熱處理的強(qiáng)度不如6061-T6。7075鋁合金擁有比7005鋁材更優(yōu)異的性能,但較少應(yīng)用于自行車車架,原因是7075鋁材的焊接非常困難,成品率較低,造成價(jià)格較高,所以只有一些高端車架才會(huì)使用到。
4.碳纖維
碳纖維材料具有強(qiáng)度高、重量輕等特點(diǎn),使用碳纖維制造的頂級(jí)山地車架,重量可以低至900g,而公路車架已經(jīng)可以達(dá)到700g甚至更低的重量級(jí),這是其他傳統(tǒng)材料望塵莫及的。此外,碳纖維材料還可以加工成任意形狀,使得各個(gè)連接處平滑過渡,盡可能地減小應(yīng)力集中。正是因?yàn)檫@些出色的特性,使得碳纖維成為了中高端競(jìng)賽級(jí)自行車車架的首選材料。當(dāng)然,碳纖維也不是沒有缺點(diǎn),在抗尖銳物體沖擊方面,它的性能就比較差。不過近年隨著納米科技的興起,以及編織布的使用,碳纖維對(duì)于尖銳物體的抗沖擊能力已經(jīng)有了很大的提升。
鈧合金
騎行中基本和鋁合金架子沒什么區(qū)別，加入鈧元素，鈧合金最大的優(yōu)勢(shì)是強(qiáng)度比鋁合金更大，所以可以抽管抽得更薄，讓重量更輕的同時(shí)保證強(qiáng)度，重量基本可以接近碳纖維，但是價(jià)格很貴，一千多克的車架中使用的鈧合金價(jià)格就過千，還未算鋁合金的成本，以及人工加工費(fèi)，所以1000多塊出頭價(jià)格的鈧合金架子到底是不是真材實(shí)料的就難說了。
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