铝合金自行车的优缺点

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铝合金自行车车架的优点 (1)可以制作重量轻的自行车车架 铝的比重轻但不够硬,为了增强强度把它制成合金并施予热处理。[热处理技术]采用时效析出增强法,简单地说,在金属内
铝合金自行车车架的优点
(1)可以制作重量轻的自行车车架
铝的比重轻但不够硬,为了增强强度把它制成合金并施予热处理。[热处理技术]采用时效析出增强法,简单地说,在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时,会引起时效析出,若没有经过这个程式的自行车车架,也会引起常温时效。就是说把自行车车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制自行车车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2,或者1/5的程度。
有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等),严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效,因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理,通过热处理其强度可以增加5倍。
另外,7005合金也常用来制造自行车车架,它的强度比不上7075,但是它在常温下也能够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低,因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。
(2)车架长时间使用外观不怎么变化
铝本身是很容易受腐蚀的金属,在空气中几乎不存在没有被氧化的铝,放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢?原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)
另一方面,骑这种材料制造的自行车时,骑的次数越多,应力发生的次数也高,强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量,许多自行车车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作自行车车架,到底长时间使用后强度变化将是如何呢!Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道,这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的资料,能提高140%。,KET处理是:疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因,因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。
●铝合金自行车的缺点
(1)铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道,或者改变形状如cross-over管、padded管等。
(2)需要进行热处理
必需进行热处理,否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管,多数情况是管道厂家指定热处理条件。


很久以前就有用铝合金制作的车架。轻而价格低是它的优点。但是从「轻」来说,当前与铁素材比较相差并不大。老车手对它的反应是「虽轻但易弯曲 」。虽然经过多次改进,但是始终克服不了杨氏弹性模量低的缺点。最近的铝合金车架,为了提高杨氏弹性模量,加大管道外径,使用扁平管,或者对铝管进行热处理等,制造出轻而有刚性的车架,这种最新的铝合金车架对车手来说,具有足够的轻量与刚性。 
铝合金是纯铝中加入Mg,Zn,Si,Cu等金属的合金。铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点,加入其他金属后显著提高了机械性能。自行车所使用的铝合金多数为6000系(Al-Mg-Si)和7000系(Al-Zn-Mg-Cu)两种,经过热处理(铝耐高温,在高温下能改变性质)可以制成名种各样的材料。 
6000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊接性也好的材料。下表表示使用最多的6061合金的机械强度。 
7000系是铝合金中最强的材料。尤其是7075是特超硬铝(制造飞机的材料),但是它的焊接难度大,耐腐蚀性差(会发白)等。下表表示使用最多的7005和7075合金的机械特性。表中的有关热处理以如下数字来表示: 
-0:完全退火 
-T5:人工时效(无溶体化处理) 
-[T6]:溶体化处理后人工时效 
-T7:溶体化处理后稳定化处理 
-T8:溶体化、硬化加工、人工时效 

●铝合金车架的优点 

(1).可以制作重量轻的车架 
铝的比重轻但不够硬,为了增强强度把它制成合金并施予热处理。[热处理技术]采用时效析出增强法,简单地说,在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时,会引起时效析出,若没有经过这个程式的车架,也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。 
许多铝合金制车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2,或者1/5的程度。 
有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等),严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效,因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理,通过热处理其强度可以增加5倍。 
另外,7005合金也常用来制造车架,它的强度比不上7075,但是它在常温下也能够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低,因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。 

(2)长时间使用外观不怎么变化 
铝本身是很容易受腐蚀的金属,在空气中几乎不存在没有被氧化的铝,放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢?原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。 
另一方面,骑这种材料制造的自行车时,骑的次数越多,应力发生的次数也高,强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量,许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架,到底长时间使用后强度变化将是如何呢!Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道,这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的资料,能提高140%。,KET处理是:疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因,因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。

●铝合金车架的缺点 
1).铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道,或者改变形状如cross-over管、padded管等。 
(2).需要进行热处理 
必需进行热处理,否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管,多数情况是管道厂家指定热处理条件。 


●铝合金的分类 : 工业上对铝合金有一个以4位数规格编号来表示其材质,特性与主要用途如下列: 

1000系列 纯铝(Al含量(质量分数)不小于99.00%) : 

1050,1070 
高纯铝、电导性、热传导性、耐蚀性 
导电材料、热交换装置 化工类装置配管。 

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2000系列 以铜为主要合金元素的铝合金 : 

2011,2014,2017,2117,2024 
切削性优秀、高强度、 耐蚀性不强 
杜拉铝总称、切削材、零件螺丝等结构材、飞机材、锻 造用素材、汽机车油压零件、运动用品 。 

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3000系列 以锰为主要合金元素的铝合金 : 

3003,3203 
耐热性比纯铝好、强度高、耐蚀性良好 
化学装置配管、热交换装置、 复印机用感光筒。 

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4000系列 以硅为主要合金元素的铝合金 : 

4032 
耐热、耐磨耗性良好 
VCR 磁头、活塞构件、锻造用。 
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5000系列 以镁为主要合金元素的铝合金 : 

5052,5056 
中强度合金、耐蚀、熔接性良好 
化工业配管、机器零件、照相机镜筒。 

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6000系列 以镁、硅为主要合金元素,并以Mg2Si相为强化相的铝合金 : 

6061 
耐蚀性优秀的中强度结构合金,可熔接、加工性好 
路上车辆、船舶、海上运输机材、道路用建材、运动用品等。 

6063 
耐蚀性、表面处理性良好、挤压性优秀 
佔挤压材的大半建材、建设材、装饰品材、家电製品材及其他一般泛用品。 

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7000系列 以锌为主要合金元素的铝合金 

7005 
中强度 
熔接用结构合金、车辆、汽车、机车零件。 

7075 
称為超杜拉铝、為最高强度合金、耐蚀性、熔接性差 
高强度用材: 飞机等机械零件、运动用品等。
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8000系列 以其他合金元素为主要元素的铝合金 

8090,8091 
实用合金极少 

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9000系列 备用合金组 

9000系列铝合金材质,是被美国国防工业保护,目前自行车工业只有 Klein 及 Trek 有在使用, 9000系列铝合金材质特性是超轻、超高强度、熔接加工性优良,大多用在航太工业上。 


●铝合金在自行车產业的运用 

在自行车工业上有用到的铝合金材料的零件实在是非常的多, 举凡看得到的金属零件部分将近95%皆可以使用铝合金材料。像是轮圈 、辐丝头、花鼓、曲柄、歯盘、飞轮、车手、煞车夹器、龙头、座管、座垫弓、前叉碗.....等等。 
大部分的材料皆是2000、5000、6000及7000系列,车架及前叉部份则以7000系列用的最多。
另外在2000及6000系列的部分也用的很多,例如车手、煞车夹器、曲柄、龙头、座管....等等。铝合金材料的大量运用在自行车工业上也不过是近 20年来的事,虽然铝合金材料已经在自行车工业上使用很久了,但是加工层次的进步及普及才是铝合金材料被大量运用大力的推手。 

以台湾為例:铝合金自行车车架是约1986年出现, 当时热处理及焊接技术尚未成熟,大家对铝合金的特性也不是非常了解,但是经过4-5年的摸索,大家已经能抓到生產的窍门并开始大量生產了,尤其是在管材及加工层次的运用。 

但是各位一定会问到:铝合金这样软的材料如何可以做自行车的车架及其他的零件呢 ? 

答案很简单,那就是将铝合金变硬就好了。也就是说加上[热处理技术]的过程,就可以将铝合金材料变硬了,这样一来就达到自行车车架及其他零件的安全标准了。

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