Яка рама на велосипеді краще: сталь або алюміній. Вибираємо раму

Вибираючи металовироби – сушки для рушників і перила, посуд і огородження, решітки або поручні – ми вибираємо, в першу чергу, матеріал. Традиційно конкуруючими вважаються нержавіюча сталь, алюміній та звичайна чорна сталь (вуглецева). Володіючи подібними характеристиками вони, тим не менш, істотно відрізняються один від одного. Має сенс порівняти їх і розібратися, що краще: алюміній або нержавіюча сталь(чорна сталь, через низьку корозійну стійкість, розглядатися не буде).

Алюміній: характеристики, переваги, недоліки

Один із найлегших металів, що в принципі використовуються в промисловості. Дуже добре проводить тепло, не схильний до кисневої корозії. Алюміній випускається кількох десятків видів: кожен зі своїми добавками, що збільшують міцність, стійкість до окиснення, ковкість. Однак, за винятком дуже дорогого авіаційного алюмінію, всім їм притаманний один недолік: надмірна м'якість. Деталі цього металу легко деформуються. Саме тому неможливе використання алюмінію там, де під час експлуатації на виріб впливає великий тиск (гідроудари в системах водопостачання, наприклад).

Стійкість до корозії у алюмініюдещо завищена. Так, метал не «прогниє». Але тільки за рахунок захисного шару з оксиду, який на повітрі утворюється на виробі за лічені години.

Нержавіюча сталь

Сплав практично не має недоліків – окрім високої ціни. Він не боїться корозії не теоретично, як алюміній, а практично: на ньому не з'являється оксидної плівки, а значить, згодом. нержавіюча сталь» не тьмяніє.

Трохи важча, ніж алюміній, нержавіюча сталь чудово справляється з ударними впливами, високим тиском та стиранням (особливо марки, в яких є марганець). Теплопередача у неї гірша, ніж у алюмінію: але завдяки цьому метал не потіє, на ньому менше конденсату.

За підсумками порівняння стає ясно – для виконання завдань, де потрібна мала вага металу, міцність та надійність, нержавіюча сталь краще, ніж алюміній.

В даний час найбільш поширеними на російському ринку системи НВФ можна розділити на три великі групи:

  • системи з підлицювальною конструкцією з алюмінієвих сплавів;
  • системи з підлицювальною конструкцією з оцинкованої сталі з полімерним покриттям;
  • системи з підлицювальною конструкцією з нержавіючої сталі.

Найкращі міцнісні та теплофізичні показники, безумовно, мають підлицювальні конструкції з нержавіючої сталі.

Порівняльний аналіз фізико-механічних властивостей матеріалів

*Властивості нержавіючої та оцинкованої сталі відрізняються незначно.

Теплотехнічні та міцнісні характеристики нержавіючої сталі та алюмінію

1. Враховуючи в 3 рази меншу несучу здатність та в 5,5 разів більшу теплопровідність алюмінію, кронштейн із алюмінієвого сплаву є сильнішим "мостом холоду", ніж кронштейн із нержавіючої сталі. Показником цього є коефіцієнт теплотехнічної однорідності огороджувальної конструкції. За даними досліджень коефіцієнт теплотехнічної однорідності огороджувальної конструкції при застосуванні системи з нержавіючої сталі становив 0,86-0,92, а для алюмінієвих систем він дорівнює 0,6-0,7, що змушує закладати більшу товщину утеплювача і, відповідно, збільшувати вартість фасаду .

Для м. Москви необхідний опір теплопередачі стін з урахуванням коефіцієнта теплотехнічної однорідності становить нержавіючий кронштейн - 3,13/0,92=3,4 (м2.°C)/Вт, для алюмінієвого кронштейна - 3,13/0,7= 4,47 (м 2 .°C)/Вт, тобто. на 1,07 (м 2 .°C)/Вт вище. Звідси при використанні алюмінієвих кронштейнів товщина утеплювача (з коефіцієнтом теплопровідності 0,045 Вт/(м.°C) повинна прийматися майже на 5 см більше (1,07*0,045=0,048 м)).

2. Через більшу товщину та теплопровідність алюмінієвих кронштейнів за розрахунками, проведеними в НДІ Будівельної фізики, при температурі зовнішнього повітря -27 °C температура на анкері може опускатися до -3,5 °C і навіть нижче, т.к. у розрахунках площа поперечного перерізу алюмінієвого кронштейна приймалася 1,8 см 2 тоді як реально вона становить 4-7 см 2 . При застосуванні кронштейна з нержавіючої сталі температура на анкері склала +8 °C. Тобто, при застосуванні алюмінієвих кронштейнів анкер працює в зоні знакозмінних температур, де можлива конденсація вологи на анкері з наступним замерзанням. Це буде поступово руйнувати матеріал конструктивного шару стіни навколо анкера і відповідно знижувати його здатність, що несе, що особливо актуально для стін з матеріалу з низькою несучою здатністю (пінобетон, пустотіла цегла та ін.). При цьому теплоізоляційні прокладки під кронштейн через їх малу товщину (3-8 мм) і високу (щодо утеплювача) теплопровідність знижують втрати втрати всього на 1-2 %, тобто. практично не розривають "міст холоду" і мало впливають на температуру анкера.

3. Низьке температурне розширення напрямних. Температурні деформації алюмінієвого сплаву у 2,5 рази більші, ніж нержавіючої сталі. Нержавіюча сталь має нижчий коефіцієнт температурного розширення (10 10 -6 °C -1) порівняно з алюмінієм (25 10 -6 °C -1). Відповідно подовження 3-метрових напрямних при перепаді температур від -15 °C до +50 °C становитиме 2 мм для сталі та 5 мм для алюмінію. Тому для компенсації температурного розширення алюмінієвої напрямної необхідна ціла низка заходів:

а саме - введення в підсистему додаткових елементів - рухомих санок (для П-подібних кронштейнів) або овальних отворів із втулками для заклепок - не жорстка фіксація (для L-образних кронштейнів).

Це неминуче призводить до ускладнення та подорожчання підсистеми або неправильного монтажу (оскільки часто буває, що монтажники не використовує втулки або неправильно фіксує вузол з додатковими елементами).

В результаті цих заходів вагове навантаження припадає тільки на несучі кронштейни (верхній і нижній), а інші служать лише як опора, а це означає, що анкери навантажені не рівномірно і це обов'язково потрібно враховувати при розробці проектної документації, що часто просто не роблять. У сталевих системах все навантаження розподіляється рівномірно - всі вузли жорстко зафіксовані - незначні температурні розширення компенсуються з допомогою роботи всіх елементів на стадії пружної деформації.

Конструкція кляммера дозволяє робити зазор між плитами в системах з нержавіючої сталі від 4 мм, тоді як в алюмінієвих системах - не менше 7 мм, що не влаштовує багатьох замовників і псує зовнішній вигляд будівлі. Крім того, клямер повинен забезпечувати вільне переміщення плит облицювання на величину подовження напрямних, інакше відбуватиметься руйнування плит (особливо на стику напрямних) або розгинання клямеру (і те, й інше може призвести до випадання плит облицювання). У сталевій системі немає небезпеки розгинання лапок клямера, що може з часом відбутися в алюмінієвих системах через великі температурні деформації.

Протипожежні властивості нержавіючої сталі та алюмінію

Температура плавлення нержавіючої сталі 1800 ° C, а алюмінію 630/670 ° C (залежно від сплаву). Температура при пожежі на внутрішній поверхні плитки (за результатами випробувань МООУ «Регіональний сертифікаційний центр «ДОСВІДНЕ») досягає 750 °C. Таким чином, при застосуванні алюмінієвих конструкцій може статися розплавлення підконструкції та обвалення частини фасаду (в зоні віконного отвору), а при температурі 800-900 ° С алюміній сам по собі підтримує горіння. Нержавіюча сталь при пожежі не плавиться, тому найкраща за вимогами пожежної безпеки. Наприклад - м. Москва під час будівництва висотних будівель алюмінієві підконструкції взагалі допускаються до застосування.

Корозійні властивості

На сьогоднішній день єдиним достовірним джерелом про корозійну стійкість тієї чи іншої підлицювальної конструкції, а відповідно і довговічності, є експертний висновок «ЕкспертКор-МІСіС».

Найбільш довговічними є конструкції із нержавіючих сталей. Термін служби таких систем становить не менше 40 років у міській промисловій атмосфері середньої агресивності та не менше 50 років в умовах умовно-чистої атмосфери слабкої агресивності.

Алюмінієві сплави, завдяки оксидній плівці, мають високу корозійну стійкість, але в умовах підвищеного вмісту в атмосфері хлоридів і сірки можливе виникнення міжкристалітної корозії, що швидко розвивається, що призводить до істотного зниження міцності елементів конструкції і їх руйнування. Таким чином, термін служби конструкції із алюмінієвих сплавів в умовах міської промислової атмосфери середньої агресивності не перевищує 15 років. Однак, за вимогами Росстрою, у разі застосування алюмінієвих сплавів для виготовлення елементів підконструкції НВФ, всі елементи обов'язково повинні мати анодне покриття. Наявність анодного покриття збільшує термін служби підконструкції із алюмінієвого сплаву. Але при монтажі підконструкції різні її елементи з'єднуються заклепками, навіщо свердляться отвори, що викликає порушення анодного покриття ділянці кріплення, т. е. неминуче створюються ділянки без анодного покриття. Крім того, сталевий осердя алюмінієвої заклепки спільно з алюмінієвим середовищем елемента становить гальванічну пару, що також веде до розвитку активних процесів міжкристалітної корозії у місцях кріплення елементів підконструкції. Варто відзначити, що найчастіше дешевизна тієї чи іншої системи НВФ з підконструкцією з алюмінієвого сплаву обумовлена ​​саме відсутністю анодного захисного покриття на елементах системи. Несумлінні виробники таких підконструкцій заощаджують на дорогих електрохімічних процесах анодування виробів.

Недостатню корозійну стійкість, з точки зору довговічності конструкції, має оцинкована сталь. Але після нанесення полімерного покриття термін служби підконструкції з оцинкованої сталі з полімерним покриттям складе 30 років за умов міської промислової атмосфери середньої агресивності, і 40 років за умов умовно-чистої атмосфери слабкої агресивності.

Порівнявши перелічені вище показники алюмінієвих і сталевих підконструкцій, можна зробити висновок - сталеві підконструкції за всіма показниками значно перевершують алюмінієві.

  • Сталь матеріал добре відомий. Алюміній - матеріал сучасний, легкий, але водночас вибагливий. При використанні фасадних підсистем з алюмінієвого сплаву необхідно чітко виконувати низку вимог, що висуваються алюмінієм. В умовах суворих російських реалій будівництва, які з кризою стали ще суворішими, коли монтажники дешевші, простір кріплення, а будувати треба швидше - виконати ці вимоги складно. Розглянемо те, про що замовчують продавці алюмінієвих підсистем, але те, що описано в їх каталогах технічних рішень.

    1. Сталь має нижчий коефіцієнт термічного розширення проти алюмінієм. При перепаді температур від -20 до +50 градусів нержавіюча 3х метрова напрямна подовжується на 2мм, а алюмінієва на 5-6мм. Тому в алюмінієвих системах передбачено цілу низку рухомих з'єднань і термічних швів. У сталевих системах всі з'єднання - фіксовані, простіші та надійніші. Елементи системи працюють у зоні пружних деформацій.

    2. У сталевій системі всі кронштейни є несучими. Тому вага облицювання рівномірно розподіляється за всіма кронштейнами на напрямній (у двоконтурній системі - по масиву кронштейнів). Всі точки кріплення – жорсткі, за допомогою витяжних заклепок або шурупів.
    Нагадаємо, що в алюмінієвих фасадних системах кронштейни обов'язково поділяються на несучі та вітрові. Причому вся вага 3х метрової напрямної з облицюванням має нести один кронштейн, що несе.

    3. Інші - працюють лише на вітрові навантаження. Для рухомого кріплення направляючої до вітрового кронштейна в останньому призначені довгасті отвори. Для створення рухомого з'єднання потрібно використовувати витяжні заклепки (не саморізи!). Крім цього, точка кріплення заклепки повинна змінюватись в залежності від температури навколишнього повітря, при якій відбувається монтаж.

    В умовах реального будівництва багато монтажників вивчають каталоги технічних рішень? А скільки виконують розпорядження? (Малюнки-вітрові-несучі кронштейни, точка кріплення, температура).

  • У сталевих системах вентильованих фасадів використовується недороге, однорідне з фасадною системою кріплення. Це оцинковані сталеві заклепки та саморізи для систем з оцинкованої сталі та нержавіючі заклепки для систем із нержавіючої сталі. Кляймер завжди кріпиться нержавіючими заклепками.
    В алюмінієвих підсистемах теоретично належить використовувати кріплення з нержавіючої сталі або алюмінієві витяжні заклепки. У нержавіючих заклепок є, з погляду монтажника, три великі недоліки. Нержавіюча заклепка коштує в чотири рази дорожче за саморіз, установка заклепки займає втричі більше часу, ніж саморіза, для встановлення нержавіючої заклепки треба мати дорогий інструмент (800 євро). Тому дуже часто витяжні заклепки замінюються на оцинковані саморізи. Електролітична пара метал-алюміній каже сама за себе.
  • Межа міцності алюмінієвого сплаву АД31 20кг/мм.кв, проти 54кг/мм.кв. у сталі. Сталь має в 2,5 рази більшу здатність, що несе, ніж алюміній. Тому в сталевих системах застосовуються деталі у 2 рази тонші, ніж у алюмінієвих. Це дозволяє заощадити вагу.
  • Сталеві фасади пожежостійкі. Температура плавлення стали 1800 градусів. Пресований алюміній 600-700 градусів. Як свідчать випробування, температура під час пожежі може досягати 900 градусів на окремих ділянках фасаду, що може призвести до розплавлення алюмінію. Для протидії цьому в алюмінієвих системах належить влаштовувати протипожежні відсічення. Це веде до подорожчання алюмінієвого фасаду, що вентилюється.
  • Сталь має теплопровідність у 4 рази меншу, ніж алюміній. Теплопровідність алюмінію 220 Вт/(мºС), нержавіючої та оцинкованої сталі 40 та 45 Вт/(мºС) відповідно. Таким чином, кронштейни в алюмінієвих системах вентильованих фасадів є великими містками холоду. Російські колеги підрахували, що для рівного утеплення фасад при використанні алюмінієвої підсистеми необхідно закладати на 20мм товщі утеплювач.
  • Теплопровідність алюмінієвих сплавів у 5,5 разів вища, ніж у нержавіючої сталі. Тому для виключення можливості утворення містків холоду в місцях кріплення кронштейнів до стіни, в алюмінієвих підсистемах використовується терморозриви товщиною 10 мм (в сталевих 2мм), що негативно позначається на надійності вузла кріплення кронштейн-стіна, оскільки головка анкера працює у знакозмінних температурах. до корозії найнавантаженішого елемента НВФ - анкера. Також наявність у такому відповідальному вузлі пластикового елемента великої товщини не підвищує загальну надійність системи.
  • Вартість сталевої фасадної системи – важливий для замовника фактор. Фасадні системи з оцинкованої сталі – гарний компроміс між ціною та якістю. Сталева двоконтурна система навішування вентильованого фасаду дешевша за алюмінієву одноконтурну вже спочатку, при розрахунку на глуху стіну. Враховуючи переваги, які дає двоконтурність, різниця в ціні може бути подвійна.

Відредаговано: 02.02.2017

Ми продовжуємо серію статей про різні матеріали, що використовуються при виробництві велосипедних рам. Минулої статті ми поговорили про велосипеди на основі сталевих рам.

У сучасному світі для виготовлення рам велосипеда використовують такі матеріали:

  • (Звичайну, вуглецеву, хромомолібденову).
  • Алюмінієві сплави ( Alloy)
  • (Titanium)
  • (вуглепластик, Carbon fiber)
  • Різні рідкісні, експериментальні та матеріали (магнієві (Magnesiumc), алюмінієво-скандієві, берилієві сплави, бамбук і т.д.)

У цій статті розглянемо властивості рами, виготовленої з алюмінієвих сплавів.

Сам термін рама алюмінієва не зовсім правильний. Алюміній у чистому вигляді не застосовується – він надто м'який. Під цим терміном маються на увазі сплави коїться з іншими металами: цинком, міддю, магнієм, марганцем тощо.

Один з великих плюсів алюмінієвих рам - їхня мала вага. Саме тому велосипеди з такими рамами швидше набирають швидкість, на них легше підніматися вгору. Проте, це дає негативний ефект як втрати накату, тобто. коли велосипедист припиняє обертання педалі байк швидше зупиняється.

Переваги алюмінієвої велосипедної рами:

  • Менша вага, Порівняно зі сталевими рамами, і як наслідок цього хороші розгінні характеристики.
  • Майже абсолютна корозійна стійкість- такі рами не іржавіють від слова "взагалі".
  • Високі швидкісні характеристики: Легше набрати швидкість і їхати в гору

Недоліки велосипедної рами з алюмінієвих сплавів:

  • Жорсткість. Алюмінієва рама практично не гасить вібрації, і всі нерівності дороги передаються на руки і через п'яту точку на хребет, особливо якщо ще й вилка жорстка, а не амортизаційна.
  • Швидка втрата накату. Через меншу вагу, як тільки байкер перестає крутити педалі, велосипед швидко втрачає свою швидкість, на відміну від велосипеда зі сталевою рамою.
  • Недовговічність. Якщо велосипед експлуатується активно, через кілька років різко зростає можливість отримати тріщину. А через 10 років звичайного катання рекомендується регулярно оглядати байк перед поїздкою на їх наявність. Виробники найчастіше дають гарантії на рами з алюмінієвих сплавів у межах 5-10 років.
  • Більш чутливі до ударів та падінь, ніж сталеві та титанові рами. Все-таки алюміній м'якше стали і удар, який сталь навіть не помітить – на алюмінії може залишити вм'ятину.
  • Неремонтопридатність. Зварити алюмінієву раму надто складно, та й упевненості в її міцності це, насправді, не додасть – надійніше купити собі нову.
  • Висока ціна.

Види алюмінієвих сплавів, які використовуються під час виготовлення велорам.

Небагато зупинимося на видах алюмінієвих сплавів, що використовуються для виготовлення велосипедних рам.

Марок алюмінієвих сплавів досить багато (2014, 7000, 7005T6, 7009T6, 7010T6, 6061T6, 6065 і т.д.), але найчастіше в велосипедобудуванні використовуються марки 7005T6 і 6061T4-ана.

Їх ще називають сплави шести-або семитисячної серії.

Використання в назві літер "Т6" говорить про те, що матеріал пройшов термічну обробку.

Наприклад, при термічній обробці сплаву 6061 виріб з нього нагрівають до 530 °З потім інтенсивно охолоджують водою. Потім його протягом 8 годин при температурі близько 180 ° С штучно старять. Після такої обробки сплав 6061 позначають 6061-Т6.

Сплав 7005 при термічній обробці охолоджують не водою, а повітрям.

Наприклад, у наведеній нижче таблиці видно склад металів у сплавах та як змінюються їх фізичні характеристики після термічної обробки.

Сплав склад
металів		 Межа
міцності
на розрив
(У тис. PSI)		 Межа
плинності
(У тис. PSI)		 Відсоток
подовження		 Твердість
по Брінеллю
2014 4.5% Мідь
0.8% Вуглець
0.8% Марганець
0.5% Магній		 27 14 18% 45
2014T6 70 60 13% 135
6061 1% Магній
0.6% Кремній
0.2% Хром
0.3% Мідь
до 0.7% Залізо		 18 8 25% 30
6061T6 45 40 17% 95
7005T6 4.5% Цинк
1.4% Магній
0.45% Марганець
0.13% Хром		 51 42 13% н/д
7075T6 5.6% Цинк
2.4% Магній
1.6% Мідь
0.23% Хром
0.15% Марганець		 83 73 11% 150

В таблиці:

Межа міцності на розрив- це навантаження, при перевищенні якого відбувається руйнування виробу.

До недоліків зазвичай відносять корозію стали. Однак у випадку дитячого велосипеда це не так актуально. Адже діти ростуть, і відповідна віку модель знадобиться швидше, ніж з'являться перші цятки іржі. Якщо подивитися на пропозиції магазину ХХХ, то видно, що більшість дитячих моделей мають сталеву раму.

Алюмінієва рама: за і проти

Перша та головна перевага, яку назве будь-який продавець: алюміній набагато легше стали. Коли велосипед потрібно підняти та пронести на якусь відстань, вага має значення. Ну а те, що алюмінієві сплави бояться корозії менше, ніж сталеві, знає кожен школяр. Керувати таким великим легко, він слухняний та динамічний.

За всієї привабливості, нюанси велосипеда з алюмінієвою рамою дитина відчує при першій спробі їзди. Найменша нерівність дороги відчувається всім тілом, особливо при невеликій вазі малюка. Деякі виробники постачають передню вилку амортизатором, що вирішує проблему вібрації. Поганий накат – другий мінус, актуальний для дітей, котрі вже добре освоїли цей транспорт. Розігнатися та довго їхати за рахунок інерції, не прокручуючи педалі, навряд чи вийде.

Алюмінієві сплави міцні, але мають властивість накопичувати втому. Вже якщо з рамою сталася поломка, полагодити не так просто. Аргонове зварювання доведеться пошукати, і обійдеться воно недешево. Для підвищення надійності використовують баттінг – технологію, при якій трубка в деяких місцях має потовщені стінки. Візуально алюмінієва рама завжди відрізняється більшою товщиною.

У сплавах, крім самого алюмінію, є цинк, кремній, кадмій, мідь. Маркуються вони чотиризначними цифрами, у яких зашифровано склад металу (наприклад, 7005 має у складі цинк). Просунуті райдери порадять раму з титану чи вуглепластику, проте дитячих моделей з такими рамами не виробляють.

То що ж вибрати? Однозначної відповіді немає. Визначитись допоможе список ваших пріоритетів і невеликий тест-драйв.

  • "ліжкове залізо" низьковуглецева сталь
  • легована сталь
  • алюмінієві сплави
  • титан
  • композитні сплави
  • екзотичні матеріали

Розглянемо докладніше кожен матеріал і розповімо про їхні плюси та мінуси

Найдешевшим матеріалом є так зване "ліжкове залізо", насправді це навіть не чисте залізо, а низькосортна сталь. Це основний матеріал для велосипедів для прогулянок, так само з нього в основному роблять підробки основних брендів гірських велосипедів. Відмінною рисою велосипедів з цього матеріалу є велика вага рами, найпопулярніші виробники з Індії та Китаю. Хоча ми тут і наговорили на залізо, але це перший матеріал, з якого починали робити велосипеди. Так безшовні рами із заліза стали робити ще у XIX столітті. А труби зі змінним перетином за технологією чим вище навантаження, тим товщі будуть стінки вперше виробили в 1935 році, а в наш час цю технологію назвали "баттінг". Чимало хороших виробників роблять рами з легованої сталі цей матеріал кращий, дорожчий і не такий важкий.

Розглянемо основні плюси сталевих рам

  • Великий досвід роботи зі сталлю дуже покращив технологію роботи з нею. З неї можна зробити будь-яку форму труб для рами і досягти якісного зварювання або паяння. І тому багато виробників дають довічну гарантію на рами зі сталі, коли алюмінієві часто зустрічаються з гарантією в 5 років.
  • Легована сталь має дуже високу втомну міцність. І можуть витримати мільйонні цикли під навантаженням. І помітити зношування сталевої рами легше, вона не лопається як алюмінієва, а поступово через тріщини натякає про свою заміну.
  • Високий модуль пружності дає можливість проектувати рами тонше алюмінієвих, зберігаючи тугіше жорсткість.
  • Високий показник гасіння вібрацій дозволяв робити велосипед без амортизації, і помилки в проектуванні не особливо помітні, тоді як в алюмінієвих рамах є таке поняття як "козлити", коли неправильна геометрія призводить до великих стрибків навіть при найменших перешкодах (маленький камінчик і т.д.). д.)

Що ж, сталь хороший варіант для тривалих виснажливих поїздок, але велосипеди на сталевих рамах в основному нижнього цінового діапазону і вибрати хорошого залізного коня дуже важко. Всі уваги на алюміній і чому читайте далі.

Це найпоширеніший матеріал для виробництва рам. Одним із факторів цього є низька собівартість виробництва, так є рами з алюмінію, які виходять із заводу за вартістю 25$ за штуку. Незважаючи на те, що характеристики алюмінію набагато гірші стали він все ж таки популярніший. І криється це у його вазі. Так у сталі питома вага стали 7,85 г на кубічний сантиметр, а в алюмінію всього 2,7 грама. Якщо згадати уроки фізики, то чим більше діаметр труби тим вища її жорсткість, а якщо точніше тут кубічна залежність, збільшення діаметра в 2 рази дасть приріст жорсткості у 8 разів. З товщиною стіни все простіше тут лінійна залежність - подвійне збільшення товщини дасть подвійне збільшення жорсткості. Але оскільки товщину стіни не можна зменшувати нескінченно, алюміній виграє у заліза. Мінімальна товщина стінки сталевої рами 0,4 мм, алюмінію 0,8 мм, при цьому сталь набагато важча.

Форми алюмінієвих рам дуже різні, а завдяки технології гідроформування можна не вдаючись до зварювання, робити різні потовщення в трубах єдиної конструкції. Що збільшує надійність (відсутність швів від зварювання) та спрощує технологію виробництва.

До переваг алюмінієвих рам слід віднести: низька вартість, висока жорсткість, менша ціна та вага. До недоліків: малий термін життя, ламаються без видимих ​​попереджень, добре відчувається тряска.

Найкращі переваги сталі та алюмінію поєднує в собі титан. Близько 40% менше вага ніж у сталі. Стійкість до корозії. Але є одне, але, жорсткість титану нижче сталі і це компенсує великим діаметром труб, але навіть цей варіант робить ці рами легшими за сталеві. Серед титанових рам відрізняють 2 найпопулярніші сплави з алюмінієм і ванадієм: 3Al/2.5V і 6Al/4V. Перший менш міцний і важчий, але й ціна в нього набагато менша. Титанові рами, як і сталеві, добре гасять вібрацію. Правда ці рами не зовсім підходять новачкам, по-перше велика ціна через складний процес виробництва (створити раму із зазначеними властивостями дуже важко) і дорожнечі матеріалу, по-друге відчути різницю вони не зможуть не випробувавши рами з інших матеріалів. Тому новачкам раджу схилиться у бік алюмінію.

Останнім часом популярність карбонових рам прагне вгору. У магазинах навіть можна знайти складові з алюмінію та карбону. Це найлегший матеріал для рам питома вага всього 1,76 г на кубічний сантиметр. Велика міцність (в 7 разів більше сталі) і висока жорсткість (в 3 рази більше сталі), хороше поглинання вібрацій роблять карбонові рами найкращим вибором для велосипедів. Технологія виробництва заснована на армованому композиті: вуглецева матриця армована вуглецевою тканиною. Виробництво потребує великих витрат енергоресурсів та часу. Всю конструкцію зрештою карбонізують у вакуумній печі при високих температурах (1200°C - 2500°C). Єдиний мінус карбон погано тримає навантаження у всіх напрямках крім напрямку волокон, тому бічні удари не бажані, але якщо менше падати все добре, та й довговічність менше ніж у алюмінію або сталі. Але над цим питанням працюють і, можливо, незабаром карбон пережене і сталь.

На питання яку ж раму вибрати однозначної відповіді ми не дамо, з огляду на високу ціну карбонових і титанових рам для новачків ми порадили б взяти спочатку алюмінієву раму. І вже набравшись досвіду і усвідомивши, що вам потрібно від велосипеда вибирати більш дорогі рішення в залежності від ваших вимог.

Велосипеди з алюмінієвою рамою – одні з найпоширеніших на сучасному ринку. Зумовлено це легкістю матеріалу разом із низькою собівартістю. Якщо в сталі питома маса становить 7,8 грама на кубічний сантиметр, то алюміній цей показник - близько 2,7 грама. За потовщення стінок цей матеріал також виграє у заліза, оскільки мінімальний параметр становить 0,8 мм, при цьому важити виріб буде менше, ніж сталева рама завтовшки 0,4 мм. Надійність додатково зростає завдяки відсутності зварних швів. Крім того, можуть виконуватись у різних конфігураціях. Розглянемо їх особливості, переваги та недоліки.

Опис

Велосипеди з алюмінієвою рамою завдяки малій вазі швидше набирають швидкість, на них легше долати підйоми. З цієї ж причини байк швидше зупиняється після того, як вершник перестає крутити педалі. Алюміній у чистому вигляді не використовується, під цим матеріалом мається на увазі сплав його з цинком, марганцем, нікелем, міддю чи магнієм.

На таких велосипедах складніше входити в круті повороти, оскільки вони жорсткіші за сталеві аналоги, не так добре можуть згинатися. Через жорсткість рами енергія від зусиль велосипедиста передається на колеса з меншими втратами. Такі тонкощі відіграють роль професіоналів, у любителів це критичний показник. Помітною стає жорсткіша і менш комфортна їзда. Велосипеди з алюмінієвою рамою практично не гасять коливання, що передаються на сідло та кермо на нерівних поверхнях та купинах. Для такого байка потрібен хороший амортизаційний вузол та зручне сідло. Це дозволить частину ударів нівелювати, що сприятливо позначиться на переміщенні.

Плюси

Почнемо з переваг виробу, що розглядається. До них відносяться:

  • Невелика маса, що дозволяє покращити швидкісні характеристики та розгін.
  • Максимальна стійкість до корозійних процесів.
  • Високі ходові характеристики навіть під час руху на підйом.


Мінуси

Велосипеди з алюмінієвою рамою мають ряд недоліків, а саме:

  • Висока жорсткість, що особливо відчувається на моделях без амортизаційної вилки.
  • Швидку втрату накату. Через малу вагу байк зупиняється швидше, ніж аналог зі сталевою рамою, після того як велосипедист припиняє крутити педалі.
  • Невеликий робочий ресурс під час активної експлуатації. Вже за кілька років можуть з'явитися тріщини. Виробники гарантують від 5 до 10 років, але після цього терміну рекомендується змащувати деталь для перевірки можливих деформацій.
  • При падінні на алюмінієвій рамі вища ймовірність появи вм'ятин.
  • Погану ремонтопридатність. Зварити таку деталь дуже проблематично, краще придбати нову.
  • Досить високу ціну.

Велосипеди з алюмінієвою рамою

Нижче перерахуємо кілька популярних марок цього типу та назвемо їх короткі характеристики:

  1. Дорогий міський байк Strida SX відрізняється оригінальним екстер'єром. Він складається до розмірів компактного візка, який можна транспортувати своїм ходом. Кермо також може трансформуватись. До плюсів велосипеда відноситься те, що троси та дроти сховані в порожнині рами, його легко збирати, є багажник, дискові гальма. При добрій маневреності апарат важить всього 11,6 кг. Серед мінусів – невелика вантажопідйомність, вузькі колеса, погана амортизація.
  2. Smart 20. Стильний міський байк, вважається одним із найкращих у своїй ціновій категорії. Може без проблем експлуатуватись жінками. Серед переваг – міцна рама, зручний механізм трансформації, наявність катафотів та інших аксесуарів. До недоліків відноситься відсутність ручного гальма та якість центрування крил.
  3. Велосипед "Стелс". Алюмінієва рама моделі Пілот-710 не заважає м'якості ходу. Транспорт добре набирає швидкість накатом, має стриманий дизайн, у складеному положенні поміщається у багажний відсік будь-якого автомобіля, оснащується у базовій комплектації багажником та захистом ланцюга. Недоліки полягають у наявності широкого керма та незручної посадки для високих людей. Цільове призначення модифікації – міські поїздки.


Дитячі велосипеди з алюмінієвою рамою

Нижче наведено короткий опис деяких дитячих та підліткових моделей:

  • Mars. Цей велосипед розрахований на дітей віком від 3 років. У комплекті йдуть додаткові поліуретанові колеса. Рама та вилка виготовлені з алюмінієвого сплаву, є регулятор висоти керма. Діаметр коліс – 12 дюймів, маса моделі – 4,5 кг.
  • Forward Timba‏. Один із найкращих для дітей 6-9 років. Має красивий дизайн, доступну ціну, захист ланцюга і знімні страхові колеса. До недоліків можна віднести пристойну вагу (майже 14 кг), а також необхідність регулювання деяких рухомих вузлів.
  • Shulz Max. Ці дитячі велосипеди з алюмінієвою рамою належать до середньої цінової категорії. Маса байка складає 14,3 кг. Орієнтований на підлітків 12-16 років, має вантажопідйомність до 110 кг. Переваги моделі полягають у зручності складання/розбирання, гарному наборі швидкості, оснащенні 20-дюймовими колесами та якості. Серед мінусів - некоректне заводське регулювання, гальмівні колодки сумнівної якості.


Особливості

При виборі байка часто виникає питання, алюмінієву або сталеву раму велосипеда вибрати. Підсумкове рішення залежить від фінансових можливостей покупця, призначення машини та суб'єктивних вимог користувача. При виготовленні алюмінієвих конструкцій застосовуються товстостінні труби великого діаметру.

Це пов'язано з тим, що, за законами фізики, якщо розмір труби збільшити вдвічі, її жорсткість підвищиться у вісім разів, а при збільшенні товщини стінки вдвічі показник жорсткості збільшується на таку саму величину. Отже, з наявних варіантів підвищення діаметра краще.

Як правило, мінімальна товщина стінки труби на алюмінієвій рамі складає 0,8 мм. Часто виробники роблять труби методом баттування або використання різних перерізів, що дозволяє посилити виріб.

Використовувані сплави

Існує безліч алюмінієвих сплавів, з яких виготовляють рами для велосипедів. Найбільш поширеними є марки 7005Т6 та 6061Т6. Індекс Т свідчить, що матеріал пройшов термічну обробку. Наприклад, виріб зі сплаву 6061 нагрівається до 530 градусів за Цельсієм, потім активно охолоджується рідиною. Далі протягом 8 годин матеріал штучно старіє при температурі 180 градусів. На виході виходить 6061-Т6. Аналог за номером 7007 охолоджується повітрям, а не водою.

Нижче наведено порівняльні характеристики матеріалів до та після термообробки (у дужках):

  • Сплав 2014 (2014Т6) – міцність на розрив становить 27 (70) тис. PSL, межа плинності – 14 (60), відсоток подовження – 18 (13), твердість за Брінеллем – 45 (135).
  • Аналогічні показники матеріалу 6061 (6061Т6) – 18 (45), 8 (40), 25 (17), 30 (95).

У першому сплаві використовується 4,5% міді, 0,8% вуглецю та марганцю, 0,5% магнію. Другий матеріал включає 1% магнію, 0,6% кремнію, 0,3% міді, 0,2% хрому, близько 0,7% заліза.


На закінчення

Найміцніше велосипед 16”, алюмінієва рама якого зроблена зі сплаву 70005 або 7005. Проте аналог 6061 технологічніший, що дозволяє виготовляти з нього труби зі складним перетином, а це підвищує міцність виробу. Крім того, такий алюміній краще піддається зварюванню. При виборі типу враховуйте фінансові можливості та можливе використання велосипеда. При правильній експлуатації байк з рамою будь-якого матеріалу, включаючи сталь, алюміній або карбон, прослужить досить довго.

Протягом багатьох років сталь була найпоширенішим матеріалом, з якого виготовлялися рами велосипеда. Протягом майже ста років удосконалювалися технології виробництва та підбиралися найбільш підходящі марки сталі для рами велосипеда. Найбільш поширеними марками сталі для виробництва рам є ті, що містять хром та молібден – легуючі елементи. Відповідно вони називаються хромомолібденовими. У деяких випадках для виробництва рам використовують інші менш дорогі марки сталі.

Переваги сталевих рам

1. Сталева рама рахунок пружних властивостей металу добре гасить поштовхи і вібрацію на поганій дорозі.
2. Ремонтнопридатність. При поломці сталеву раму можна відремонтувати і навіть замінити окремі елементи, використовуючи зварювальний апарат.

Недоліки сталевих рам

1. Велика вага – основний недолік сталевої рами за рахунок високої питомої ваги заліза.
2. Схильність до корозії. У процесі експлуатації велосипеда захисне покриття рами пошкоджується і в цих місцях з'являється іржа. Також корозія може з'явитися на внутрішній частині труб рами, тому вимагає регулярного огляду та підфарбовування.

Рами із сплавів алюмінію

Найбільш поширений матеріал на сьогоднішній момент для виробництва рам велосипедів. У чистому вигляді не використовується алюміній. Існує велика кількість різних сплавів, що містять у різному відсотковому співвідношенні кремній, магній, цинк та мідь.

Переваги рам з алюмінієвих сплавів

1. Вага – основна перевага. Рами з алюмінієвих сплавів виготовляються з масивніших труб, щоб зрівняти їх міцність зі сталевими, але все одно вони мають набагато меншу вагу в порівнянні зі сталевими.
2. Через властивості алюмінію протистояти окисленню, рами з нього практично не схильні до корозії. Винятком є ​​їзда на велосипеді взимку, коли дороги обробляються різними реагентами, які можуть взаємодіяти з алюмінієм.
3. Жорсткість. Алюмінієва рама має високу жорсткість, що дозволяє легше керувати велосипедом.

Недоліки

1. Висока ціна. Алюміній завжди був дорожчим за сталі, плюс його зварювання вимагає складного технологічного процесу, через що зростає ціна.
2. Складний ремонт. Для зварювання алюмінію потрібен апарат аргонного зварювання – дороге задоволення і не факт, що зварний шов витримає наступні навантаження.
3. Жорсткість рами є і її недоліком: усі вибоїни та нерівності дороги передаються на частини тіла велосипедиста.

Рами із сплавів магнію

Переваги

1. Невелика вага, навіть легше, ніж у алюмінію та титану.
2. Висока міцність. За меншої ваги мають хорошу міцність.
3. Добре гасять вібрацію, як сталеві рами.

Недоліки

1. Ціна.
2. Головним недоліком магнію є його здатність легко входити у взаємодію з іншими хімічними елементами, що зменшує їх корозійну стійкість.

Рами зі сплавів титану

Рами з такого матеріалу зазвичай не виготовляються масово, хоча досить широко застосовуються, особливо у професійному велоспорті.

Переваги

1. Висока міцність.
2. При однаковій міцності зі сталлю титан вдвічі легший.
3. Не схильні до корозії.
4. Добре гасять вібрацію від нерівностей дороги.

Недоліки

1. Ціна – основний недолік, який стримує попит на велосипеди з такими рамами.

Рами з композитних матеріалів

Композитні матеріали почали використовувати у велосипедобудуванні, щоб зменшити вагу велосипеда, не втративши при цьому міцність. Появі карбонових рам сприяло розвиток хімічної промисловості області полімерів.

Переваги карбонових рам

1. Мала вага.
2. Міцність.
3. Добре гасять вібрацію.
4. Не схильні до корозії.

Недоліки

1. Бояться ударів, через крихкість матеріалу.
2. Висока ціна.

Також читати на цю тему:

Хвильова рама – ще один тип відкритої рами, де верхня та нижня труби об'єднані в одну більшого діаметра для збільшення жорсткості. Встановлюється на дитячі, жіночі та складані велосипеди.

Початковий матеріал - віскоза або поліакрилонітрил 24 години витримується при температурі 250 ° C в повітряному середовищі. При цьому утворюються молекули полімеру зі здвоєним ланцюгом, так звані сходові структури, схожі при проекції на сходи. Тут пояснюється міцність карбону.

Зварювання TIG із застосуванням постійного струму використовується на сталевих конструкціях, а на змінному для зварювання алюмінієвих деталей. Шов за такого способу виходить чистим і рівним. Дозволяє зварювати між собою тонкі деталі, не пропалюючи їх.

В – плече стійкості – параметр обумовлений кутом нахилу кермової колонки та вигином пір'я вилки. h – дорожній просвіт велосипеда – відстань між центром осі педалі та рівнем землі. L1 – довжина шатунів – відстань між центром кареткм та центром осі педалі.

Колесо:
– обід;
- Покришка;
- спиці;
- клапан…

Головна » Вибір велосипеда » Яка рама на велосипеді краще: сталь або алюміній