W odpowiedzi na kolejne pytanie dotyczące materiałów ramowych pomyślałem, że warto zacząć od pytania, na które można odpowiedzieć. Poproszę jedną odpowiedź na materiał, na przykład rama roweru z tego materiału.

Proszę użyć formatu, którego użyłem w odpowiedziach, aby ułatwić porównywanie materiałów.

Nie widzę nic złego w umieszczeniu na liście wszystkich ponad 400 stopów stali, jeśli ktoś chce to zrobić, ale „stal” musi być w szczególności stalą miękką niskiej jakości, a nie określonym stopem. Podobnie w przypadku aluminium, tytanu, magnezu i innych metali.

W przypadku kompozytów, w tym kompozytów metalowych, ponownie wolałbym konkretne przykłady ze szczegółami (istnieje duża różnica między żelbetonem a kompozytami kevlar / poliester). Chciałbym też zobaczyć dziwne i wspaniałe motocykle w zestawie.

Materiały

(tj. indeks do odpowiedzi. Zaktualizuj linki, dodając odpowiedź):

Metale

• Rowery aluminiowe
  • Aluminium
  • Scandium - stop aluminium
• Rowery stalowe
  • Columbus Steel (jeszcze nie napisany)
  • ChromeMoly Steel (jeszcze nie napisany)
  • Gaspipe Steel
  • Ishiwata Steel (jeszcze nie napisane)
  • Kaisei Steel (jeszcze nie napisane)
  • Łagodna stal
  • Reynolds Steel (wymaga rozszerzenia)
  • Tange Steel (jeszcze nie napisane)
  • Vitus / Super Vitus Steel (jeszcze nie napisany)
• Tytan
• Beryl
• Złoto (czyste) (teoretyczne)
• Magnez (jeszcze nie napisany)

Organiczny

• Bambus
• Kości
• Rowery drewniane
  • Rzeźbione drewno
  • Sklejka (kompozytowa)
  • Drewno (kompletna rama i rower)
• Tektura (jeszcze nie napisana) ( https://bicycles.stackexchange.com/a/44582/20060 ) **

Kompozyty i polimery

• Włókno węglowe
• Włókno lniane (90% lnu, 10% węgla)
• Plastikowy

Specyficzny dla układu

• Kable zwane Tensegrity lub Tensional Integrity
• Wydrukowano w 3D (jeszcze nie napisane)

Kości

Średnia gęstość 1,84 g / cm³ dla suchej kości.

Byłby to dość zły materiał na ramę roweru, i jest całkiem prawdopodobne, że każdy rower kostny naprawdę ma metalowy rdzeń na środku.

Korzyść

• Współczynnik szoku lub jako część kostiumu („Śmierć jedzie bladego konia”)

Niekorzyść

• Kości same w sobie nie są szczególnie strukturalne. Szkielet wykonany jest również ze ścięgien, chrząstek i tkanek miękkich.

• Trwałość - wysychające kości stają się kruche i łatwo pękają.

• Nietolerancja - pęknięcie może bardzo szybko przejść od drobnej linii włosów do pełnego zerwania.

Łagodna stal

Zakres gęstości wynosi od 7,75 do 8,05 g / cm3

Wiele BSO jest wykonanych ze stali miękkiej lub stali z recyklingu z tak małą dbałością o jej skład, że jest to stal miękka. Przykłady obejmują ten rower KMart . To pytanie dotyczące identyfikacji BSO ma więcej.

Zalety

• tanio kupić
• łatwa w obsłudze - technologia jest powszechna, a maszyny niedrogie
• łatwa do naprawy - jeśli rower jest wykonany ze stali, w razie potrzeby można go naprawić za pomocą kuźni, dzięki czemu można go łatwiej naprawić niż jakikolwiek inny materiał ramy.

Niedogodności

• słaby / ciężki - dla danej wytrzymałości potrzebujesz więcej miękkiej stali niż innych popularnych materiałów ramy.
• rdza - wióry w farbie lub zanurzenie w wodzie spowodują korozję ramy.

Tytan

Gęstość 4,506 g / cm³

Zalety

• Tytan ma wiele pozytywnych właściwości, dzięki czemu idealnie nadaje się do budowy ram rowerowych. Tytan ma doskonałe wydłużenie, wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość zmęczeniową. Ramy tytanowe można generalnie zbudować tak lekkie jak rama aluminiowa, ale o znacznie dłuższej żywotności podobnej (lub dłuższej) niż rama stalowa.
• Tytan ma niezwykłą odporność na korozję, nawet w agresywnym środowisku, takim jak woda morska, i nie wymaga malowania ani powlekania. Przekłada się to również na łatwiejszą konserwację, ponieważ drobne zadrapania i przebarwienia nie powodują żadnych problemów bez ponownego pokrycia.
• Możliwe jest stworzenie wysokiej jakości lekkiej i mocnej ramy z tytanu, która będzie miała długą żywotność. Tytan jest obecnie preferowanym materiałem na niestandardowe i jednorazowe ramy. Opłacalność (relatywnie rzecz biorąc) jest zaprojektowanie i zbudowanie pojedynczej tytanowej ramy, podczas gdy inne materiały „wysokiej klasy” (takie jak węgiel) są zbyt drogie do zaprojektowania i zbudowania pojedynczej ramy.

Niedogodności

• Tytan jest drogim materiałem. Ceny surowców są najczęściej wyższe niż w przypadku innych opcji metalowych. ( Może poza czystym złotem ).
• Z tytanem może być trudno pracować. Tytan wymaga różnych procedur obróbki i spawania. Nieprzestrzeganie tych procedur może prowadzić do zanieczyszczonych spawów, które zawiodą.
• Tytan jest słabym przewodnikiem elektrycznym, więc rama nie może być używana jako jedna noga obwodu oświetleniowego.

Sklejka

Gęstość

• 0,46-0,52 g / cm ^ 3 dla sklejki iglastej
• Sklejka mieszana 0,62 g / cm ^ 3
• 0,68 g / cm ^ 3 dla sklejki brzozowej

Z technicznego punktu widzenia sklejka została wykorzystana na kilka różnych sposobów do stworzenia ram rowerowych. Dwa najbardziej oczywiste są jako materiał arkuszowy i jako materiał liniowy.

Zalety

• drewno jest łatwe w obróbce (narzędzia są tanie i łatwo dostępne)
• sklejka jest łatwa do znalezienia

Niedogodności

• nawet słabsza niż stal miękka, co utrudnia projektowanie i ciężkie ramy
• kompozyt epoksydowy, dlatego należy starannie dobierać dodatki (klej i uszczelniacz), które mogą być toksyczne
• kluczowe części ramy nadal będą metalowe, lub trzeba włożyć duży wysiłek w ich wykonanie z drewna.
• trwałość nie jest świetna (lata raczej niż dekady)

Sawyer rower przez Jurgena Kuipers poprzez CityLab

ROWER BONOBO PLYWOOD przez CycleExif

_{(źródło: coocan.jp )}

SANOMAGIC Mahoniowe rowery Sueshiro Sano

Polimer wzmocniony włóknem węglowym

Gęstość wynosi od 1,75–2,0 g / cm3 i zmienia się w zależności od rodzaju i układu.

Ramy z włókna węglowego (CF) są wykonane z arkuszy włókien węglowych osadzonych w żywicy polimerowej, zwykle epoksydowej.

W 1975 roku pojawia się pierwszy rower z rurką CF, Exxon Graftek, miał stalowe zaczepy i był podatny na pękanie. Następnie w 1986 r. Kestrel i Trek wypuścili motocykle z pełną ramą.

Nowoczesny, najwyższej klasy przykład motocykla z włókna węglowego to Pinarello Dogma F8, który jest sprzedawany przez Team Sky, a zatem również przez Team Bradley Wiggins.

Chociaż Sheldon Brown i inni nie są zbyt entuzjastycznie nastawieni do CF, istnieje duża opinia, że ​​CF jest najlepszym materiałem do szybkich wyścigów i jazdy.

Zalety

• Bardzo wysoki stosunek sztywności do ciężaru może prowadzić do sztywnych, ale bardzo lekkich ram.
• CF ma wytrzymałość kierunkową, co oznacza, że ​​w zależności od ułożenia włókien może być stosowany do tworzenia ram sztywnych przy przenoszeniu mocy, ale zgodnych przy pochłanianiu drgań na drodze.
• CF jest w stanie formować szeroką gamę kształtów, co oznacza, że ​​rury aerodynamiczne można tworzyć łatwiej niż przy użyciu metali.
• CF nie zużywa się w taki sam sposób jak metale, co oznacza, że ​​teoretycznie może mieć nieokreśloną żywotność, ponieważ nie zużywa się pod wpływem regularnych sił. CF nie jest podatny na korozję nawet bez powłoki / farby.
• Chociaż proces przygotowania zajmuje dużo czasu, nie wymaga wysokich umiejętności. Oznacza to, że mniej wykwalifikowani pracownicy są w stanie produkować ramy CF.
• Być może niektórzy ludzie lubią wygląd i status motocykla CF. Pamiętam, kiedy po raz pierwszy dostałem rower CF, jak moi koledzy nie będący rowerzystami myśleli, że to jakiś statek kosmiczny i chciałem go podnieść, żeby poczuć jego wagę.

Niedogodności

• Ramki CF są drogie ze względu na długi czas potrzebny do układania wszystkich pojedynczych pasków CF.
• Ramy CF (lub dowolne części) wymagają bardziej starannego i wykwalifikowanego montażu. Należy użyć specjalnego smaru, aby zapobiec łączeniu się części, a CF nie będzie tolerować zbyt mocnego dokręcania, jak również metalu.
• Ramy CF łatwo ulegają uszkodzeniom. Ponieważ CF ma wytrzymałość kierunkową, oznacza to, że jest mniej odporny na siły, na które nie jest przeznaczony, aby być narażony, tj. Zderzenia. Gdy siły są przykładane w taki sposób, że włókna CF nie przejmują siły same w sobie, wówczas matryca polimerowa przejmuje całą siłę i dlatego łatwiej ją złamać.
• Jednocześnie obrażenia są często niezauważalne. Tam, gdzie metalowa rama będzie miała widoczne wgniecenie lub wygięcie, rama CF może wyglądać na nieuszkodzoną, ale w rzeczywistości może ulec rozwarstwieniu wewnętrznemu, co prowadzi do nagłej nieoczekiwanej awarii później.
• CF nie daje się łatwo naprawić; w rzeczywistości wiele osób powiedziałoby, że nie można tego naprawić. W każdym razie, jeśli uszkodzona zostanie droga rama CF, prawdopodobnie nie będziesz chciał ścigać się na niej ponownie, na wypadek ryzyka nagłego niepowodzenia naprawy.
• Motocykle CF szybko tracą na wartości. Jeśli kupujesz rower CF, to prawdopodobnie dlatego, że chcesz na nim ścigać się, a przynajmniej jeździć szybko, dlatego kupujesz coś, co jest w czołówce technologii w swojej cenie. jednak ponieważ technologia rowerów CF bardzo szybko się poprawiała w ciągu ostatnich dwóch dekad i wciąż się poprawia, oznacza to, że Twoje zakupy szybko przestaną być aktualne przez nowsze motocykle.
• Wiele osób, które kupią rowery CF, otrzyma rower, który znacznie przewyższa ich możliwości. Kierowca uczący się nie jedzie dużo szybciej w Porsche 911 niż w Nissanie Micrze. Ludzie uwielbiają reklamę motocykli CF jako jedyną opcję zakupu dobrego roweru lub to, że jest to najlepszy sposób, aby przyspieszyć, zamiast trenować więcej i tracić kilka kilogramów.

Rower tylko z drewna

Jest to raczej przykład tego, co jest technicznie możliwe, niż szczególnie praktyczny materiał.

Zalety

• rzadkość / wartość szoku

Niedogodności

• trudne do wykonania łożyska z drewna
• wymagane są liczne kompromisy w zakresie wydajności z powodu ograniczeń materiału

Czysty drewniany rower Sławomira Weremkowicza (via BuzzHunt)

Czyste złoto

Uwaga: to zdjęcie nie jest czystym złotym motocyklem - jest po prostu powleczone.

Ta odpowiedź nie została podjęta w prawdziwym życiu, ale przyniosła wiele dyskusji w ramach Czy możesz zrobić ramę roweru z 24-karatowego złota?

Korzyść

• Współczynnik blingowania - wygląda „WOW”. Okropny pokaz bogactwa mający na celu zaimponowanie innym dziwkom.

Niedogodności

• Wytrzymałość materiału i hartowanie - złoto nie twardnieje po podgrzaniu i hartowaniu, jak stal

• Deformacja - osoby porzucające miałyby bardzo ograniczone życie, ponieważ zgniatałyby się pod presją. Twoje wypadnięcia musiałyby być zrobione z czegoś lepszego niż złoto.

Z powyższych dwóch powodów koła i szprychy, osie, kaseta łańcucha korbowego, łożyska, części hamulcowe, cięgna Bowdena, felgi, smoczki i nakrętki nie mogły być wykonane ze złota.

• Ścieranie - Czyste złoto nie jest bardzo odporne na zużycie. Dlatego codzienna biżuteria jest często wykonana z 9 lub 18 karatowego złota, a nie 24 karatowego czystego złota. Twój złoty rower zacząłby ocierać się o wszystko, o co się ociera. I jakikolwiek wypadek mógłby pozostawić deszcz asfaltu. Więcej na ten temat poniżej.

• Waga - złoto wynosi 19,32 grama na centymetr sześcienny. Stal waha się od 7,75 do 8,05 g / cm ^ 3, a aluminium wynosi 2,7 g / cm ^ 3 Włókno węglowe jest trudniejsze do ustalenia, ale samo włókno wynosi 1,6 do 2,2 g / cm ^ 3 Rower wykonany z tej samej objętości czysty ołów byłby lżejszy niż złoty, ponieważ ołów ma tylko 13,55 g / cm ^ 3

• Koszt W dniu 15.11.2016 r. Złoto wynosi 39.600 USD / kilogram. Super lekka rama roweru z włókna węglowego o masie 780 g kosztowałaby ponad 30 000 USD za sam materiał, przy założeniu, że wytrzymałości materiału mogą sobie poradzić. Bardziej prawdopodobna rama 5 kilogramów kosztuje 200 000 USD. Nawet rozbicie roweru i zetarcie 5 g złota pozostawiłoby metal wart 200 USD na poboczu drogi.

W rzeczywistości jest to bardziej prawdopodobne, że jest to rower ze stali galwanizowanej na złoto lub rama z anodowanego aluminium pod bardzo cienką warstwą 9-karatowego złota.

Kompozyt bambusowo-bambusowy z włókna węglowego

Rowery bambusowe są o wiele dłuższe niż większość ludzi przypuszcza. Pierwsze patenty na bambusowe motocykle zostały wydane odpowiednio w Anglii i Stanach Zjednoczonych w 1894 i 1896 roku.

Wraz z pojawieniem się Green Thinking motocykle bambusowe powoli wracają do mody.

Bambusowa rama kompozytowa z włókna węglowego. Dzięki uprzejmości Biotic Bikes :

Rurki bambusowe ze złączami metalowymi / kompozytowymi można łatwiej zbudować w domu niż wiele innych materiałów ramowych

Zalety

• Wysoki stosunek wytrzymałości do masy, wyższa wytrzymałość na rozciąganie niż stal!
• Naturalna kontrola wibracji, która zapewnia bardziej komfortową jazdę
• Zrównoważony
• Lekki bambus ma gęstość 0,35 g / qcm
• W wielu rozwijających się częściach świata rowery bambusowe stymulują lokalny przemysł

Niedogodności

• Jeśli nie zostaną wdrożone odpowiednie procedury kontroli jakości, surowce mogą być naturalnie zagrożone
• Ponieważ bambus jest materiałem naturalnym, nie można zagwarantować spójnego wyglądu (przez niektórych może to być zaletą)

Beryl (stop)

Śmiesznie rzadki i imponujący metal o wysokiej wydajności. Ma gęstość 1,85 g / ml (porównywalną do włókna węglowego), wytrzymałość na rozciąganie 270 MPa i moduł Younga (sztywność) 300 GPa (lepszy niż stal). Beryl i jego stopy są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym i obronnym.

Niestety istnieją pewne wady. Po pierwsze, ponieważ jego sztywność jest nieproporcjonalna do jego wytrzymałości, zawodzi przy niskim wydłużeniu. Oznacza to, że jest kruchy. Utrudnia to również pracę, a do prawidłowego uformowania potrzebne są bardzo pracochłonne procesy produkcyjne. Ze względu na swoją wyjątkową rzadkość materiał kosztuje około 8 000 USD / kg tylko w przypadku materiałów sypkich. Ponadto metal jest bardzo toksyczny, a jego pył lub opary mogą cię zabić.

Znam tylko jeden przykład roweru w ramce z berylu. Bush Wellman (firma Be) wykonał ramę dla roweru górskiego American Bicycle Manufacturing M-16 w 1990 r. Za 25 000 USD (w 1990 USD). Uważam, że rama ważyła około 900 g.

Kable stalowe aka Tensegrity lub integralność wymiarowa

Nie jest to unikalny materiał do budowy ramy, ponieważ druty lub kable działają tylko pod napięciem. Tak więc ten rower wymaga co najmniej dwóch belek z innego nieściśliwego materiału, w postaci głównej belki i sztycy.

Wcześniej:

Bardziej nowoczesna konstrukcja z tylko jednym drutem:

Zalety

• Mniej powierzchni czołowej, mniejszy opór wiatru, a tym samym więcej aerodynamiki.

• Teoretycznie lżejszy od lamp.

Niedogodności

• W rzeczywistości nie jest lżejszy niż lampy, ponieważ wiązka główna musi być mocniejsza, a stalowy kabel nie jest w ogóle lekki.

• Cheesecutter - W razie wypadku topwire / toptube wyrządziłby znacznie bardziej skupione obrażenia w oparciu o jego mniejszy rozmiar. Jak te drwiące druty używane do krojenia fantazyjnego sera. warować

• Flex - te motocykle były nadmiernie zgodne w kierunku poziomym.

Przyszłość

Poczyniono pewne prace rozwojowe w przypadku kabli kevlarowych i wiązek głównych z włókna węglowego.

Włókno lniane / Włókno lniane

Schwinn Vestige został (jest?) Wykonany z włókna lnianego (90 procent lnu, 10 procent węgla).

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

Zalety

• Zielony - wygląda ekologicznie sumiennie.

Niedogodności

• Greenwashing - nie jest tak ekologicznie świadomy, jak się wydaje.

Plastikowy

Gęstość

~ 0,91 g / cm³ dla polipropylenu (trójkąt nr 5)
~ 0,92 g / cm³ dla polietylenu niskiej gęstości (trójkąt nr 4)
~ 0,95 g / cm³ dla polietylenu wysokiej gęstości (trójkąt nr 2)
1,03-1,06 g / cm³ dla polystychrenu (trójkąt # 6)
1,35-1,38 g / cm³ dla butelek PETE podobnych do wody (trójkąt # 1)
1,32-1,42 g / cm³ dla polichlorku winylu PVC (trójkąt # 3)

Od lat 70. podjęto kilka prób budowy plastikowych rowerów. Materiały budowlane obejmują Lexan i HDPE (polietylen o dużej gęstości), ale nie mogę znaleźć żadnych dowodów na sukces komercyjny w rowerach dla dorosłych. Plastikowe rowery dziecięce są popularne, ale zwykle mają formę rowerów równoważących bez pedałów (nadal technicznie rower?).

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

Zalety (dla rowerów dziecięcych)

• Lekki
• Tani
• Bez ostrych krawędzi

Niedogodności

• Ciężki
• Zbyt elastyczny
• Pogarsza się pod działaniem światła UV
• Żenujący

Scandium

Gęstość 2,985 g / cm³

„Ramy Scandium” faktycznie odnoszą się do określonych ram ze stopu aluminium z niewielką ilością skandu (często mniej niż 1%).

Zalety

• Podobne zalety do aluminium, lekkie i sztywne.
• Mocniejszy i trwalszy niż inne stopy aluminium. Rosjanie zbudowali części rakiet ze skandu dla pocisków zaprojektowanych do wystrzeliwania przez lód polarny. Części linii myśliwców MiG zostały również zbudowane ze stopów skandu.
• Scandium zwiększa również trwałość spawania aluminium, co oznacza, że ​​spoiny są mniej podatne na uszkodzenia, a grubość rur można zmniejszyć na połączeniach (lżejszych).

Niedogodności

• Dość drogie i dość niszowe. Być może wcześniej był tańszy niż węgiel, ale ostatnio został pozostawiony w tyle, ponieważ węgiel staje się tańszy, a techniki produkcji zwiększają się, aby poprawić węgiel.

• Droższy niż inne stopy aluminium. Mniej dostrajalny niż węgiel. Mniej dostrajalny i mniej wytrzymały niż tytan.

Podsumowanie

Scandium (obecnie) jest bardzo niszowym materiałem, który oferuje przewagę nad wszystkimi innymi materiałami, ale często tylko nieznacznie. Jest w dziwnym miejscu jako bardzo, bardzo wysokiej klasy aluminium, które można łatwo pominąć, płacąc nieco więcej, aby przejść do tytanu lub ramy węglowej w umiarkowanej cenie. Kona czuł się tak w związku ze skandem w 2008 roku. Osiem lat później wprowadzają węglowe ramy MTB. Według mnie węgiel jest wreszcie miejscem, w którym skandium ma bardzo ograniczone zastosowanie ze względu na jego cenę.

Skandyn (technicznie stop skandynowo-aluminiowy) był popularny przez krótki czas - Salsa, voodoo, Kona wszystkie stworzyły ramy skandu w jednym punkcie. Notatki Kona:

Scandium jest ósmym najliczniejszym rzadkim pierwiastkiem na ziemi. Srebrzysty biały metal ekstrahowany ze skorupy ziemskiej, Scandium jest silnym rozdrabniaczem ziarna, który po dodaniu do stopów aluminium podnosi wytrzymałość i trwałość materiału o 50%. Robi to poprzez „prostowanie” ziaren stopu, dzięki czemu metal jest mniej podatny na uszkodzenie. Po raz pierwszy zastosowane przez podstępnych Rosjan podczas zimnej wojny, płetwy prowadzące zbudowane ze stopów skandynawskich na pociskach mogły wytrzymać niesamowite siły, nie odnosząc żadnych obrażeń, nawet gdy zostały wystrzelone przez polarną czapę lodową. Stopy Scandium stały się bardzo korzystnym dodatkiem do radzieckiego samolotu zbudowanego, zapewniając im niesamowitą masę, zwrotność i zalety zasięgu.

Ta wytrzymałość i trwałość sprawia, że ​​stopy Scandium są tak atrakcyjnym materiałem, jeśli chodzi o produkcję rowerów. Wytrzymałość jest o wiele wyższa (stop Scandium jest dwa razy mocniejszy niż aluminium 6061 lub 7005), że jesteśmy w stanie użyć znacznie mniej materiału, aby uzyskać właściwości jezdne podobne do stali. I podoba nam się seksowna, zgodna z naturą stal. Dzięki Scandium jesteśmy w stanie zmniejszyć ciężar naszych aluminiowych ram o 10–15%.

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

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

Wydrukowano w 3D

Odpowiedź wymaga uzupełnienia

Rzeźbione drewno

Choć droższe niż sklejka, bambus lub drewno wymiarowe, istnieją ramy wykonane z rzeźbionych drewnianych rur (lub nawet monoklasów).

Zalety

• siła kierunkowa (nieco jak CF) pozwala na sztywne, lecz pochłaniające wibracje ramy
• dobry stosunek wytrzymałości do masy
• potencjalnie przyjazny dla środowiska
• odporny na wgniecenia z powodu grubszych ścian
• wygląda niesamowicie (subiektywnie)

Niedogodności

• potrzebuje grubszych rurek
• bardzo trudny w użyciu
• łatwo uszkodzone przez wilgoć, chyba że specjalnie potraktowane
• bardzo kosztowne z powodu siły roboczej (a czasem egzotycznego drewna)

Gaspipe Steel

Szyderczy termin na „rury o wysokiej wytrzymałości” lub ze stali miękkiej używane do budowy tanich rowerów. Ponieważ tanie rowery są wykonane ze stali niskiej jakości, budowniczowie kompensują to, używając ciężkich, grubych rur.

Rury te są często pojedynczymi lub zwykłymi, więc mają stałą grubość ścianki wzdłuż całej rury, podczas gdy ramy o wyższej jakości są wykonane z cieniowanych rur, które mogą mieć dwie lub trzy różne grubości w zależności od obciążeń i odległości od spoiny .

Różnica w stosunku do innych stali

Cała stal ma ten sam „moduł Youngsa” (miara sztywności). Zmienia się między rurą gazową a rurkami wyższymi jest wytrzymałość, więc stal rury gazowej naciągnięta do grubości 0,4 mm (najcieńszy kawałek rurki Reynoldsa) zgina się pod znacznie mniejszym ciśnieniem.

Zalety

• Koszt. Ta rura gładka jest tańsza.
• Wydajność. Cięte rurki muszą być wykonane w wymaganych długościach. Zwykłą rurkę można zamówić w większej długości, a następnie przyciąć, aby spełnić wymagania, co zmniejsza straty.
• Naprawialny Stal może być mocowana znacznie łatwiej niż większość innych materiałów ramy.

Niedogodności

• Waga. Przybliżone ciężary dla stalowej ramy i widelca.

Masa
rurki Reynolds 531 Superlight / 531pro / 753 5,5 funta na 5,75 funta lub 2,5-2,6 kilograma
Reynolds 531DB / 531C 6 funtów lub 2,7 kg
Reynolds 531ST (tuba standardowa) 7 funtów lub 3,2 kg
Dobrej jakości rurka gładka o grubości od 7 funtów do 9 funtów lub 3,2-4,1 kilogramy
Niedrogie rurki o grubości od 9 funtów do 13 funtów lub 4,1-6 kilogramów

Uwaga: „531” oznacza różne rodzaje rur . Aby uzyskać dodatkowe informacje, zobacz wpis Reynolds w tym CW.

To rura rusztowania, calowa i ósma lufa gazu, calowa i ósma rura 531 (≈ ≈29 mm), calowa lufa gazowa i cala 531 rurka. Gdzie „beczka z gazem” oznacza materiał, który faktycznie został użyty jako przewód gazu.

Oto rower z rurą wydechową - „olmo”. Nie można było stwierdzić, że jest ciężki.

Uwaga technicznie rura wykonana jest z płaskiego metalu, który został zwinięty i jest połączona zgrzewem. Rurka jest uformowana jako zamknięty kształt i nie ma szwu.

Zobacz także wpisy ze stali Reynolds i Ishtawa gdzie indziej w tym CW.

Stop aluminium

Historia

Pierwsze aluminiowe rowery powstały na przełomie wieków. To znaczy: XIX wiek. Najwcześniejsza dokumentacja użycia aluminium jako materiału ramy roweru to trzy przykłady wykonane na paryskich targach przez Clement Cycles w 1893 roku. Ten rower nie był wykonany z rur, ale był solidnym, jednoczęściowym odlewem aluminiowym!

Było to oczywiście imponujące jak na swój czas, ponieważ aluminium zostało po raz pierwszy wyprodukowane przemysłowo w 1856 roku. Jednak, jak można sobie wyobrazić, te solidne ramy były bardzo ciężkie i niezbyt dobre.

Aluminium jako materiał ramy pozostaje ciekawostką przez następne 80 lat, podczas gdy ramy stalowe dominują na rynku i rynku użytkowym. Nie zmienia się to, dopóki nie zostanie opracowane spawanie TIG i nie stanie się powszechne w latach 70-tych. Postęp ten pozwala na konstrukcję z wytłaczanych pustych rur i możliwość znacznie lepszej wydajności.

W 1974 r. Student inżynierii mechanicznej MIT, Marc Rosenbaum, postanawia zbudować aluminiowy rower do swojej pracy magisterskiej. Skorzystał z niskiej gęstości aluminium i zbudował swój rower z rurkami o dużej średnicy i bardzo cienkimi ścianami. Rezultatem jego wysiłków był rower gąsienicowy lżejszy niż jakikolwiek inny na świecie o masie 12,3 funta!

Oto świetny artykuł na ten temat. https://www.sheldonbrown.com/AluminumBikeProject.html

Branża wkrótce potem. Gary Klein opatentował szeroką rurę aluminiową ramę roweru w 1977 roku i założył firmę rowerową Klein. Cannondale wprowadził pierwszy model CAAD w 1983 roku, a wkrótce potem Al dołączył do pro-peletonu. Miguel Indurain zdobył pierwszą nagrodę TdF na aluminiowym Pinarello Keral Lite w 1995 r. I były one materiałem z wyboru, dopóki nie zastąpiono węgla w 1999 r.

Obecnie aluminiowe ramy rowerowe stanowią większość nowej produkcji, a stal zastępuje się jako opcja o najniższych kosztach. Rowery z aluminiową ramą można kupić w każdym domu towarowym. Aluminium żyje również na najwyższym poziomie w profesjonalnym peletonie, a Specialized Allez Jonny'ego Browna wygrywa Mistrzostwa USA w drogach 2018.

Właściwości materiału

Większość metali konstrukcyjnych ma podobny stosunek wytrzymałości maksymalnej do masy. Wynika to z fizyki wiązań metalicznych. Stopy aluminium mają tę samą krzywą co stale i stopy tytanu, ale mają mniejszą gęstość i wytrzymałość na jednostkę objętości. Ma to pewne implikacje:

Aluminium nie jest bardzo dobre do zastosowań o wysokiej wytrzymałości, w których rozmiar jest ograniczony. Aluminium nigdy nie będzie bardzo dobre dla śrub, śrub lub nitów, ponieważ będzie to ułamek wytrzymałości stali.

Jednak w przypadku rur rowerowych sprawa jest odwrotna. Rury o dużej średnicy i cienkich ściankach są lżejsze dla tej samej sztywności. Wynika to z tego, że sztywność (moment bezwładności) rury pod skrętem skaluje się z sześcianem o promieniu, zachowując ten sam całkowity materiał. Jednak wystarczająco cienkie rurki są podatne na lokalne wyboczenie skorupy. Efekt ten ogranicza cienkość, z jaką można wykonać rury stalowe. Ponieważ aluminium jest znacznie mniej gęste, tę samą masę można przekształcić w rurkę o większej średnicy i grubości ścianki, a zatem sztywniejszą. Alternatywnie równie sztywna rama może być lżejsza niż stal. Większość aluminiowych ram ma dziś znacznie szersze rury niż rowery stalowe, ale te rury są w rzeczywistości mniej szerokie niż teoretyczne optimum. Poczyniono pewien kompromis w celu przeciwstawienia się obciążeniom manipulacyjnym i poprawienia aerodynamiki.

Aluminium samo pasywuje się w powietrzu, co oznacza, że ​​utleniony metal chroni metal leżący pod spodem przed korozją. Oznacza to, że aluminium nie rdzewieje w słodkiej wodzie lub powietrzu. Jednak aluminium jest podatne na korozję wżerową dzięki rozwiązaniom, które atakują film pasywujący, w tym słoną wodę. Jest to problem w środowiskach morskich i podczas zimy, gdy drogi są solone, i powinieneś pokryć wszelkie odsłonięte aluminium.

Stopy aluminium topią się w temperaturze około 600 ° C i są stosunkowo łatwe do odlewania. Jednak aplikacje o wysokiej wytrzymałości preferują kute aluminium, ponieważ może to wyrównać ziarna w odpowiednim kierunku. Aluminium jest również o wiele łatwiejsze w obróbce niż stal lub tytan i nie twardnieje znacząco pod wpływem ciepła. Wiele wysokiej jakości nowoczesnych ram aluminiowych powstaje w procesie hydroformowania, w którym woda o bardzo wysokim ciśnieniu wtłacza rury aluminiowe w formę żeńską. Proces ten pozwala na znaczną swobodę projektowania, a rury aluminiowe mogą być bardziej swobodne niż stal, choć w mniejszym stopniu niż węgiel.

Często mówi się, że stopy aluminium nie mają granicy zmęczenia. Oznacza to, że przy wystarczająco wysokiej liczbie cykli każde obciążenie ostatecznie spowoduje awarię. Dlatego można stwierdzić, że ramy aluminiowe mają ograniczony okres użytkowania. Jest to w przeciwieństwie do materiałów takich jak stal, które mają (praktycznie) nieograniczony limit cyklu przy obciążeniach poniżej granicy zmęczenia. Nie jest to do końca prawdą, a stopy aluminium mają określone wytrzymałości zmęczeniowe w najwyższych zakresach liczby cykli. Jednak wytrzymałość zmęczeniowa aluminium jest mniej precyzyjnie określona niż dla stali, ponieważ jej wykres zmęczenia nie zmienia się gwałtownie w żadnym punkcie. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​dobrze zaprojektowane aluminiowe ramy wytrzymają dłużej niż większość ludzi je utrzymuje. Mój dzienny kierowca ma dwadzieścia lat. Większość ludzi (choć może nie czytelnik) nie posiada tak długiego roweru.

6061T6 jest najpopularniejszym gatunkiem stopu aluminium stosowanym w rowerach. Jest szeroko dostępny, umiarkowanie mocny i łatwy do spawania metodą TIG. 7075 jest około dwa razy mocniejszy, ale nie może być spawany i jest podatny na mikropęknięcia. Wielu producentów rowerów ma własne nazwy handlowe używanych przez siebie stopów, które mogą, ale nie muszą być takie same jak powyżej. Istnieje wiele egzotycznych stopów z pierwiastkami takimi jak magnez i skandynaw.

Al 6061T6

• Gęstość: 2700 kg / m ^ 3
• Granica plastyczności: 276 MPa
• Najwyższa siła: 310 MPa
• Moduł Younga: 69 GPa
• Wydłużenie przy wydajności: 0,4%
• Wydłużenie przy zerwaniu: 12%
• Limit zmęczenia: 97 MPa
• Twardość Brinella: 95

Al 7075T6

• Gęstość: 2810 kg / m ^ 3
• Granica plastyczności: 503 MPa
• Ostateczna siła: 572 MPa
• Moduł Younga: 72 GPa
• Wydłużenie przy wydajności: 0,7%
• Wydłużenie przy zerwaniu: 11%
• Limit zmęczenia: 159 MPa
• Twardość Brinella: 150

Dla porównania:

4130 Chromoly

• Gęstość: 7850 kg / m ^ 3
• Granica plastyczności: 435 MPa
• Najwyższa siła: 670 MPa
• Moduł Younga: 205 GPa
• Wydłużenie przy wydajności: 0,2%
• Wydłużenie przy zerwaniu: 25,5%
• Limit zmęczenia: 320 MPa
• Twardość Brinella: 195

Ti6Al4V

• Gęstość: 4430 kg / m ^ 3
• Granica plastyczności: 880 MPa
• Najwyższa siła: 950 MPa
• Moduł Younga: 114 GPa
• Wydłużenie przy wydajności: 0,8%
• Wydłużenie przy zerwaniu: 14%
• Limit zmęczenia: 510 MPa
• Twardość Brinella: 334

Toray T700S Carbon Fibre (UD)

• Gęstość: 1800 kg / m ^ 3
• Najwyższa siła: 2550 MPa
• Moduł Younga: 230 GPa
• Wydłużenie przy zerwaniu: 1,7%

Reynolds Steel

ta odpowiedź wymaga uzupełnienia, to tylko notatki w tym miejscu

Rurki cieniowane Reynolds zostały po raz pierwszy opatentowane w 1897 roku.

Istnieje wiele różnych gatunków stali Reynolds. Najbardziej znanym jest 531 (wymawiane „pięć, trzy, jeden”), który został po raz pierwszy wyprodukowany w 1935 r., Ale nie jest już dostępny poza Nowym Starym Magazynem lub na specjalne zamówienie. Tę stal zastosowano również w podwoziach samochodów Jaguar XKE i pomógł w 27 zwycięstwach w Tour de France. Zamiennikami są 520 i 525, które są podobne do 531, ale można je również spawać.

wymienić niektóre inne kody oraz ich znaczenie i zastosowania 753 (wymagana certyfikacja przez Reynolds), 953, 725, 631, 853, 525.

wyjaśnij, że liczby 531 pochodzą od składu. Pięć części manganu, trzy części węgla i jedna część molibdenu.

Zalety

• Klasyczne rurki stalowe
• Uważany za „wybaczający” materiał do budowy i codziennego użytku

Niedogodności

• Dostępnych jest wiele różnych gatunków
• Wymagania dotyczące obróbki cieplnej różnią się w zależności od gatunku
• Niektóre gatunki nie pozwalają na zimne ustawienie ram
• Stal może cierpieć z powodu problemów z korozją

Bibliografia

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

https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_Cycle_Technology#Tubing_types Duża lista kodów przewodów tutaj.