昨天發的關於車架的心得... - 單車

昨天我把黑狼三號、偉大旅程(壯遊)一號、LGS-GMT、TA-50T。
依它們的車架材料、剛性和是否裝避震器三者連起來，做了一個荒謬的結論。

那個結論就不講了。

一開始我是為了要決定哪一台車做為我的旅行車，所以再考慮要鋁合金還是鉻鉬鋼?

先弄懂幾個名詞：
強度："材料本身"受到外力撞擊導致變形的程度。
剛性："結構"受到外力撞擊導致變形或扭轉的程度。材料本身的特質也會影響剛性的呈現。
應力：單位面積上所能承受的重量。應力會在結構的某些部分累積(應力集中)，造成傷害。
但鋼比鋁合金消散得快。

以上三個定義是參考昨晚forcewalker和wagaga丟我的水球和網路資訊"摸索"來的。

接下來是網路上找到的鋁合金和鉻鉬鋼資料，但是我現在沒有腦袋整理，
先收集在一起好了....

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參考網頁：http://www.szcycle.com/i-hk/news9/news_detail.asp?id=201


鉻鉬鋼 （Fe-Cr-Mo）

　 在自行車的100年歷史當中，鐵素材是剛性與重量方面都均衡的理想素材。鐵制車架的最大特徵是可在各種成份，各種粗細厚薄的鐵管中，任意選擇所需要的鐵管進行加快。因此可以選擇最適合於的尺寸、剛性、騎感的車架，這對於數毫米的差異也敏感的老車手來說是很有好處的。它的最大的缺點是比起其他的素材重(過去)。但是最近的鐵素材車架經過熱處理，把薄的管道做成粗的管來使用，其重量不會輸給輕的合金。
鉻鉬鋼是鉻、鉬的合金。它的性能如下：
○淬火性好。
○對回火處理的抵抗性大。
○回火脆性傾向少。
○高溫加工性好，加工後美觀。
○熔接性好。

●鉻鉬鋼車架的優點

(1).加工性好
鉻鉬鋼的車架是歷史最久的車架，因此對它的研究時間也最長。現在能做到車架所需強度的極薄的管道。
(2).衝擊的吸收性能好
騎感極好，如「像彈簧般的騎感」。構成車架的鉻鉬鋼管道有優異的吸收衝擊的性能。
(3).焊接容易
鉻鉬鋼比起鈦、鋁焊接容易。可以設計成名種形狀。另外，焊接後也不需要熱處理，因此不需要大型的熱處理設備，成本低。
(4).價格便宜
雖然有些高擋次的鉻鉬鋼車架價格貴，但一般價格便宜。也可以說，用便宜的價格買到高擋次的車架。

●鉻鉬鋼車架的缺點

(1).容易生銹
車架用的鉻鉬鋼含有鉻，但是添加量少(不銹鋼含有12%的鉻)的鐵系合金。若沒有施有表面處理的話，有傷口時容易生銹。但是一般都有進行防銹加工。自行車的場合，管道的肉壓薄，生銹後的影響將會非常大。生銹→肉壓減少→強度下降(應力集中)。

(2).金屬的疲勞顯著(應力集中引起的金屬疲勞)
若使用肉薄的鉻鉬鋼車架時需要注意！當然金屬疲勞這個現象任何金屬都會產生包括鋁等在內。金屬疲勞現象簡單地說：金屬雖然具有防止塑性變形的小小的力量，但是反復施加應力時，金屬可能被破壞(被稱為微細的應力集中)。飛機出事時，有時候也是某部分的金屬疲勞引起。對自行車來說，由於金屬疲勞的原故，可能出現強度不能保持。例如，進行DH時產生的衝擊縮短了自行車的壽命。若感覺到踩踏時不那麼順利前進時很有可能是金屬已發生疲勞。
焊接部位，如從管道側(母體)到溶融的部位(溶接部)，結晶的特性都會顯著變化。為使這些組織均一化，本來應該再次結晶化(詳細內容後述)。但是車架加工廠不一定有這種大型爐，另一方面，這種加工使已經冷卻過的再次硬化，使得變增強的管道的強度降低。
由於存在上述原因，焊接時採用各種方法來加工。如利用低溫焊接等方法製造車架。不管是任何優秀的焊接，，焊接部位(1000°C以上)和另管道側(室溫)之間的溫度差，冷卻時收縮而發生殘留應力。該部位受到應力集中時，可能會產生裂縫。結果自行車騎的時間長時可能會引起金屬疲勞，微觀的硬化加工也使衝擊的吸收性也變得差。


鋁合金 （Al-Mg-Si,Al-Zn-Mg-(Cu)）
　
很久以前就有用鋁合金製作的車架。輕而價格低是它的優點。但是從「輕」來說，當前與鐵素材比較相差並不大。老車手對它的反應是「雖輕但易彎曲　」。雖然經過多次改進，但是始終克服不了楊氏彈性模量低的缺點。最近的鋁合金車架，為了提高楊氏彈性模量，加大管道外徑，使用扁平管，或者對鋁管進行熱處理等，製造出輕而有剛性的車架，這種最新的鋁合金車架對車手來說，具有足夠的輕量與剛性。
鋁合金是純鋁中加入Mg，Zn，Si，Cu等金屬的合金。鋁本身具有輕量、可塑性好、耐腐蝕等優點，加入其他金屬後顯著提高了機械性能。自行車所使用的鋁合金多數為6000系（Al-Mg-Si）和7000系（Al-Zn-Mg-Cu)兩種，經過熱處理(鋁耐高溫，在高溫下能改變性質)可以製成名種各樣的材料。
6000系被認為是耐腐蝕、強度好、焊接性也好的材料。下表表示使用最多的6061合金的機械強度。
7000系是鋁合金中最強的材料。尤其是7075是特超硬鋁(製造飛機的材料)，但是它的焊接難度大，耐腐蝕性差(會發白)等。

●鋁合金車架的優點
　
(1).可以製作重量輕的車架
鋁的比重輕但不夠硬，為了增強強度把它製成合金並施予熱處理。熱處理採用時效析出增強法，簡單地說，在金屬內形成一種妨礙金屬變形的物質。在某種高溫下進行熱處理時，會引起時效析出，若沒有經過這個程式的車架，也會引起常溫時效。就是說把車架放置在房間內也會逐漸變強。
許多鋁合金制車架用6061T6材料來製造。T6標誌表示經過熱處理、時效。若沒有熱處理的話強度只能達到1/2，或者1/5的程度。
有7075標誌的自行車零件(如XTR曲柄等)，嚴格來講沒有經過熱處理。也就是說因沒有時效，因此是常溫時效。7075合金本來就必要進行熱處理，通過熱處理其強度可以增加5倍。
另外，7005合金也常用來製造車架，它的強度比不上7075，但是它在常溫下也能夠進行足夠的時效的材料。這種材料也可用Padded加工製成薄料。但是材料本身的強度及楊氏彈性模量低，因此加粗管道直徑來提高剛性。通常被稱作鋁制粗管道的是這種類型。

(2)長時間使用外觀不怎麼變化
鋁本身是很容易受腐蝕的金屬，在空氣中幾乎不存在沒有被氧化的鋁，放置在空氣中馬上被氧化而形成很薄的氧化膜。為什麼不生銹呢？原因是該氧化膜達到一定的程度時防止繼續生銹。該氧化膜幾乎是無色因此外觀上不容易發現變化(有時會發白)。
另一方面，騎這種材料製造的自行車時，騎的次數越多，應力發生的次數也高，強度也顯著引起變化。近來為了謀求輕量，許多車架使用薄料來製作(薄的程度已達到極限)。這些都是使用沒有疲勞極限的鋁合金來製作車架，到底長時間使用後強度變化將是如何呢！Dedacciai公司製作的SC61-10A等是表面施有噴丸硬化加工(KET處理)的管道，這種加工的目的是延長疲勞的壽命。根據公開的資料，能提高140%。，KET處理是：疲勞破壞是在金屬表面上所發生的裂縫為起因，因此用硬化加工技術來提高金屬表面的硬度。

●鋁合金車架的缺點

(1).鋁是彈性率及剛性低的材料。因此採用粗的管道，或者改變形狀如cross-over管、padded管等。

(2).需要進行熱處理
必需進行熱處理，否則強度不夠。因此一般的規模不大的工廠無能力購買熱處理設備。尤其是6000系的鋁合金管，多數情況是管道廠家指定熱處理條件。

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http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=268&t=280013&p=2

依彈性來分:
鋼管>碳纖維>鋁合金

解釋:有人說鋼管車騎起來Q度夠,指的就是有彈性這一點;相對的Q度太多會吃掉踩踏的效率!!
而鋁合金又太硬,騎乘起來雖然效率好,但是對路面坑洞無法吸收,對人體傷害大且操控性不佳!

依硬度來說:
鋁合金>鋼管>碳纖維

依延展性來說:
鋼管>鋁合金>碳纖維

依防鏽蝕能力:
碳纖維>鋁合金>鋼管

依應力殘留恢復性來說:
鋼管應力殘留最少,也最容易調整消除掉!
碳纖維次之!
鋁合金最容易有應力殘留現象,且不易消除!

依重量來說:
鋼管>鋁合金>=碳纖維


依使用年限:
經常保養得當話,鋼管可以使用最久!
碳纖維有待驗證!
鋁合金因應力殘留問題,會根據使用情形而有不同的年限,一般約5~10年間!


依維修難度:
鋼管易維修!
鋁合金次之!
碳纖維最不易!

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http://www.mobile01.com/print.php?f=37&t=206049&p=1

‧車架：車架的材料主要有以下幾種：鋁合金、鋼、鈦合金、碳纖維等等。至於鎂合金、鈧合金與捷安特以前頗受好評的CU92其實只是鋁中添加鎂、鈧與銅等微量金屬，雖然號稱可以強化材質，也歸類為鋁合金吧。
鋁材的剛性和強度都較低，但透過增加管徑與焊接補強來彌補後重量仍然很輕。鋁車架主要特徵是粗大的管材與魚鱗焊﹝高價平焊車架其實是將更厚實的魚鱗焊磨平﹞，看起來較為粗獷。缺點是較硬與金屬疲勞性的累積。鋼材的種類繁多，從普通的高碳鋼、鉻鉬鋼到高價的雷諾鋼管，剛性和強度都很大，騎乘感覺較Q路感反應佳，但相對重量重﹝雷諾853管可藉由抽管技術做到不減強度而輕量化﹞與生鏽是缺點。


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http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1405110917796

強烈推薦鋼管車.再好的鋁製車架起身抽車也會有消力的感覺.而鋼管車並不會有這樣的現象.重點一點的車身總比輕但是會消力好.我有台S開頭的鋁製車架.價格在三萬多!而且是他們家最頂級的硬車.但麼貴的車,遇上沒什麼牌子的鋼管車~~~唉~~~~ !
只有被打槍的份.鋼管車吸震能力比鋁合金好很多.只是鋼管車要注意會生鏽的問題.其它大可放心.雷諾853會比CR-MO的還貴那麼多的原因是有抽管設計過.剛性更佳.而且是進口材質居多.我也是花了很多錢才能體會這樣的感覺.所以真的建議你花個三到四萬組一台鋼管車.千萬別花時十幾萬組一台會消力的鋁製車.到頭來你真的會後悔.對了你若真的有興趣歡迎和我一起討論.

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http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1005041102655

目前腳踏車上比較常見的材質主要有鋼(合金鋼),鋁合金,鈦合金和碳纖維,其他還有一些較不多見的材質就不多說,以下是它們大至上優缺點的分析~


1:鋼:使用在單車上時間最久的材質,主要的優點是長時間剛性最強,管材有彈性,不易累積金屬疲勞,管材接合方式多而且施工較容易,因此廣為低價的車種使用,也有一些高價堅持傳統原味的自由車或追求高強度的土坡/街道車使用一些新種類的合金鋼材(像Reynolds 853等等)以同時追求鋼管車的路感和強度又能把重量往下壓,而鋼管的缺點則是重量過重,保養不當容易生鏽,管材塑形較為困難


2:鋁合金:目前在單車上使用最普遍的材質,優點是重量輕,短時間的硬度和剛性表現最好,塑形容易可以輕易配合力學原理來改變管形以達到輕量同時卻擁有更高的強度,不會生鏽等等,從三四千元的學生車到整車售價十幾萬的登山車、下坡車或自由車幾乎都是鋁合金車架的天下,零配件也都是以鋁合金為大宗,要輕量可以輕易的把管材抽的極薄,要強度也可以利用CNC模具切削做出誇張的外型和驚人的強度,但它的缺點是幾乎沒有彈性可言,會累積金屬疲勞(跟保養得當的鋼管車比起來壽命甚至不到一半),雖然硬度很好但反而使車架失去了一定程度可以吸收路面震動的彈ꤊ쨊ꘊ팊ꐊꌊꐊ팊딊츊븊A,在跟鋼質的螺絲鎖合時結構容易被破壞....



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