Alegerea materialului pentru cadru

Versiune Text: 1.0

traducător

Când am de gând să scrie un articol despre proprietățile materiale diferite pentru frame-uri - găsit pe Internet un articol despre John Olsen cadru din materiale diferite. Am găsit interesant și nu sunt în contradicție cu noțiunile mele despre puterea (la urma urmei, eu sunt de formare - un specialist în rezistența și durabilitatea structurilor de aeronave, a lucrat timp de mai mulți ani în laboratorul de LA puterea Kwai). Articolul Limba părea evident pentru profan, care este un mare plus.

Sincer, nu am căuta în traducerea Internet vorbitoare de limbă rusă (poate avea deja), și a tradus articolul în sine. Olsen a subliniat cele mai multe dintre problemele pe care am fost de gând să scrie - Nu văd nici un motiv pentru a repeta ceea ce a fost deja scris și este, în opinia mea, este clar, sensibil și echitabil.

Articolul nu menționează acceptată în rândul experților, termenii „rezistență specifică“ și „rigiditate specifică“ înseamnă raportul dintre valorile de rezistență și rigiditate la densitatea materialului, și caracterizează modul în care materialul durabil (sau hard) pe unitate de greutate, dar, având în vedere în mod indirect să înțeleagă că aceste caracteristici sunt luate în considerare de către designeri.

Un lucru mai mult - ar trebui să se facă distincție, atunci când vine vorba de rezistenta (rigiditate) a materialului, și atunci când - pe aceleași caracteristici de proiectare. În structura (cadru) pentru a crește rezistența și rigiditatea crește diametrul tubulaturii, schimbarea formei secțiunii lor transversale, se aplică un alt (inclusiv variabilă de-a lungul țevii) grosimea peretelui etc. - toate - pentru a compensa lipsa proprietăților materialelor. Pe de altă parte, țeavă cu diametru mai mare este, de obicei cântărește mai mult decât la fel, dar cu un diametru mai mic și din același material - dar țeavă mult mai rigide. Există, de asemenea, factori tehnologici care nu sunt abordate în acest articol (ușurința de manipulare, sudabilitate, etc), dar afectează alegerea designerului.

Rigiditatea, greutatea și puterea de cadre determinate de mai mulți factori, dintre care numai unele sunt determinate exclusiv de proprietățile materialului. Design-cadru care este optim pentru un material va diferi de optim pentru o alta, deoarece materialele variază foarte mult în rezistența, rigiditatea și densitatea (greutate).

Cele mai multe cadre de aluminiu au tub cu pereți groși și îndoiți dintr-o parte în alta, atunci când sunt overclocking. Cele mai multe cadre de oțel au o țevi cu pereți subțiri cu diametru mic și vizibil îndoit sub accelerație. Titan și fibra de carbon (fibra de carbon) a cadrului sunt în mijloc între ele.

cicliști cu experiență sunt adesea împărțite în două tabere, susținătorii cadre de oțel a criticat rigiditatea excesivă a cadrelor de aluminiu și fanii lor flexibilitatea de cetățeni de a deconspira cadre de oțel ușoare. Vom explica avantajele și dezavantajele cele mai multe materiale de cadru și să le compare cu programul care reflectă modul în care acestea sunt rigide decât oțelul.

Cât de greu este motocicleta?

Compararea rigidității (în raport cu oțel), pentru diferite materiale cadru

Reynolds 853 oțel aliat

- structura din fibre de carbon din împletitură de rășină epoxidică

Oțelul este dur, dar dens (greu). cadre ușoare, de rigiditate și rezistență adecvată sunt realizate din țevi cu un diametru relativ mic, dar din oțel - Material Neadecvat pentru cadre ușoare sau călăreți mari puternice. Oțeluri cadre de oțel nizkoprochnyh (low-cost) trebuie să fie țevi cu pereți groși, să fie suficient de puternic, iar acestea sunt grele. oțel mai puternic permite producerea tuburilor cu pereți subțiri, dar apoi scade rigiditatea. Evoluțiile recente includ „solidificabilă de aer“ oțel foarte mare rezistență, cum ar fi Reynolds 853. (Spre deosebire de majoritatea celorlalte tipuri de oțeluri, aer oțel obțin din solidificabil, mai degrabă decât își pierd puterea lor atunci când sunt răcite după sudare). Toate oțelurile au aceeași duritate, indiferent de puterea - 853 nu mai rigide decât 1010 (oțel nizkoprochnaya).

  • Cele mai multe aliaje de oțel sunt foarte puternice
  • Cea mai bună rigiditate globală
  • durabil
  • aliaje de oțel stins cu aer face posibilă o rezistență foarte ridicată
  • Trebuie să fie severă - materialul nepotrivit pentru rame mari albicioase
  • rugină

rame de aluminiu poate fi foarte rigid și ușor, deoarece densitatea de aluminiu este foarte scăzută, dar tuburile de cadru trebuie să fie mai mare în diametru pentru a compensa rezistența mai mică. Astăzi, cu toate acestea, aceste „tolstotrubnye“ cadru - un design comun pentru biciclete de înaltă calitate. Îmbunătățirile recente includ aditivul în elementul din aliaj scandiu, care mărește rezistența. În general, din aluminiu - un material bun pentru cadre rigide, ușoare pentru călăreți de toate dimensiunile. Aceasta este - ca unul dintre cele două materiale, care sunt potrivite pentru forme netradiționale de cadre.

  • De trei ori mai puțin dense decât oțelul, permite utilizarea de mare ( „gros“) țeavă
  • Cu ușurință ia forma aerodinamică
  • Chiar și cadrele ieftine pot fi lumină
  • Permite ușor de fabricat pentru mare cadru călăreț
  • rugină
  • O treime la jumătate din cele mai bune oțelurilor de rezistență (poate rupe)
  • O treime din orice duritate de oțel, necesare țevi cu diametru mare
  • rezistență la oboseală Modest
  • Nu a fost ușor de reparat sau restaurat
  • Mare tub, subțire este ușor de deteriorat într-un accident

Titan are un echilibru excelent de proprietăți pentru a crea un cadru, și oferă cea mai bună combinație de durabilitate și greutate. Aliaje de titan sunt pe jumătate la fel de greu ca oțelul, dar, de asemenea, o jumătate mai puțin densă. Cele mai multe aliaje de titan sunt comparabile în putere cu cele mai puternice oțelurile. Tuburi Hard cadru de titan necesita un diametru mai mare decât un cadre de oțel comparabile, dar nu atât de mare diametru, cum ar fi aluminiul. Titan - un foarte rezistent la coroziune și cadru foarte ușoare pot fi realizate suficient de rigide și suficient de puternic pentru atleții mai mari. Cele mai multe cadre de titan - de 3AL aliaj / 2,5V (3% Al / 2,5% vanadiu, sold - titan), deși 6Al aliaj mai durabil utilizat din ce / 4V (6% Al / 4% vanadiu, titan echilibru).

  • Jumătate din densitatea oțelului, ceea ce face cel mai ușor cadru mai flexibil
  • La fel de durabil ca cele mai multe oțeluri
  • Fără coroziune - nici pictura nu este necesară
  • Proprietăți bune de oboseală
  • Aceasta permite producerea de cadre ușoare pentru călăreți mari
  • oțel duritate Jumătate (cunoscută și sub numele de flexibilitate excesivă)
  • Dificil de reparat și de prelucrare
  • dragă

CFRP

Fibrele de carbon individuale sunt extrem de puternice și dure, dar aceste proprietăți sunt inutile dacă fibrele nu sunt aranjate într-o structură strictă și nu legați unul de altul puternic „lipici“ (în mod tipic rășini epoxidice). Spre deosebire de metale, în care rezistența și rigiditatea sunt aproape aceleași în toate direcțiile, compozite din fibre de carbon, pot fi produse cu o rezistență ridicată și caracteristici de rigiditate în acele zone în care este necesar (de exemplu, greu de pe părțile laterale și flexibil pe verticală). Acesta - cel mai bun material pentru rame de forme netradiționale, deoarece permite să fie modelat și setați proprietățile sale ca nici un metal (prin crearea unor structuri multistrat cu fibre orientate diferit).

  • În timp ce formați cu ușurință în forme exotice
  • rezistență la oboseală excelentă
  • rugină
  • Rezistența și rigiditatea sunt controlate în stadiul cadrului
  • Densitatea scăzută și o rezistență ridicată face posibilă pentru a crea un cadru foarte ușor și puternic
  • Material foarte scump
  • „Bombă“ - în cazul în care produsul este prost conceput sau fabricat (prea rigid sau prea flexibil) - poate fi „sensibile“ (predispuse la rupere).