Để trả lời cho một câu hỏi khác về vật liệu khung, tôi nghĩ rằng có thể hữu ích khi bắt đầu với một câu hỏi dễ trả lời hơn. Một câu trả lời cho mỗi vật liệu, với một ví dụ về khung xe đạp sử dụng vật liệu đó.

Vui lòng sử dụng định dạng tôi đã sử dụng trong (các) câu trả lời của mình để dễ dàng so sánh các tài liệu.

Tôi thấy không có hại gì khi có tất cả hơn 400 hợp kim thép được liệt kê nếu ai đó muốn làm điều đó, nhưng "thép" phải đặc biệt là thép nhẹ cấp thấp chứ không phải là hợp kim cụ thể. Tương tự như vậy đối với nhôm, titan, magiê và các kim loại khác.

Đối với vật liệu tổng hợp, bao gồm vật liệu tổng hợp kim loại, tôi lại thích các ví dụ cụ thể với các chi tiết (có sự khác biệt lớn giữa bê tông cốt thép và vật liệu tổng hợp kevlar / polyester). Tôi cũng rất thích nhìn thấy những chiếc xe đạp kỳ lạ và tuyệt vời bao gồm.

Nguyên vật liệu

(tức là lập chỉ mục cho câu trả lời. Vui lòng cập nhật liên kết khi bạn thêm câu trả lời):

Kim loại

• Xe đạp nhôm
  • Nhôm
  • Scandium - Hợp kim nhôm
• Xe đạp thép
  • Columbus Steel (chưa được viết)
  • ChromeMoly Steel (chưa được viết)
  • Thép Gaspipe
  • Thép Ishiwata (chưa được viết)
  • Kaisei Steel (chưa được viết)
  • Thép nhẹ
  • Reynold Steel (cần gia hạn)
  • Thép Tange (chưa được viết)
  • Vitus / Super Vitus Steel (chưa được viết)
• Titan
• Beryllium
• Vàng (nguyên chất) (lý thuyết)
• Magiê (chưa được viết)

Hữu cơ

• Tre
• Xương
• Xe đạp gỗ
  • Gỗ chạm trổ
  • Ván ép (composite)
  • Gỗ (khung hoàn chỉnh và xe đạp)
• Các tông (chưa được viết) ( https: //bic cycling.stackexchange.com/a/44582/20060 ) **

Vật liệu tổng hợp và polyme

• Sợi các-bon
• Sợi lanh (90% hạt lanh, 10% carbon)
• Nhựa

Bố cục cụ thể

• Cáp aka Tensegrity hoặc Tensional Integrity
• In 3D (chưa được viết)

Xương

Mật độ trung bình 1,84 g / cm³ cho xương khô.

Đây sẽ là một vật liệu khá tệ cho khung xe đạp, và rất có khả năng là bất kỳ chiếc xe đạp xương nào thực sự có lõi kim loại ở giữa.

Lợi thế

• Yếu tố gây sốc, hoặc là một phần của trang phục ("Thần chết cưỡi ngựa nhợt nhạt")

Bất lợi

• Xương không đặc biệt cấu trúc của chính họ. Một bộ xương được làm từ gân và sụn và các mô mềm.

• Độ bền - xương khô bị giòn và dễ gãy.

• Không dung nạp - Một vết nứt có thể đi từ một sợi tóc nhỏ đến một sự phá vỡ hoàn toàn rất nhanh chóng.

Thép nhẹ

Mật độ dao động từ 7,75 đến 8,05 g / cm3

Nhiều BSO được làm bằng thép nhẹ hoặc thép tái chế với rất ít sự chăm sóc cho lớp trang điểm của nó đến nỗi nó là thép nhẹ. Ví dụ bao gồm chiếc xe đạp KMart này . Câu hỏi này về Nhận dạng BSO có nhiều hơn.

Ưu điểm

• giá rẻ để mua
• dễ dàng để làm việc với - công nghệ là phổ biến và máy móc là giá cả phải chăng
• dễ sửa chữa - nếu xe đạp của bạn được làm bằng thép, bạn có thể sửa nó bằng một cái rèn nếu bạn phải, vì vậy nó có thể sửa chữa hơn bất kỳ vật liệu khung nào khác.

Nhược điểm

• yếu / nặng - đối với một cường độ nhất định, bạn cần thép nhẹ hơn các vật liệu khung thông thường khác.
• rỉ sét - chip trong sơn hoặc ngâm trong nước sẽ làm cho khung bị ăn mòn.

Titan

Mật độ 4.506 g / cm³

Ưu điểm

• Titanium có nhiều đặc điểm tích cực làm cho nó lý tưởng cho việc xây dựng khung xe đạp. Titanium có độ giãn dài tuyệt vời, độ bền kéo và độ bền mỏi. Khung titan thường có thể được chế tạo nhẹ như khung nhôm, nhưng có tuổi thọ cao hơn nhiều so với (hoặc dài hơn) khung thép.
• Titanium có khả năng chống ăn mòn đặc biệt, ngay cả trong môi trường xâm thực như nước biển và không cần sơn hay sơn. Điều này cũng có nghĩa là bảo trì dễ dàng hơn, vì các vết trầy xước nhỏ và nhược điểm sẽ không gây ra bất kỳ vấn đề nào nếu không sơn lại.
• Có thể tạo ra một khung hình mạnh mẽ và cao cấp bằng titan sẽ có tuổi thọ cao. Titanium hiện là vật liệu được lựa chọn cho các khung tùy chỉnh và một lần. Chi phí hiệu quả (tương đối) để thiết kế và xây dựng một khung titan duy nhất, trong khi các vật liệu "cao cấp" khác (như carbon) rất tốn kém để thiết kế và xây dựng một khung duy nhất.

Nhược điểm

• Titanium là một vật liệu đắt tiền. Giá nguyên liệu thường cao hơn so với các tùy chọn kim loại khác. (Ngoài vàng nguyên chất , có lẽ).
• Titanium có thể khó làm việc với. Titanium đòi hỏi các thủ tục khác nhau để máy và hàn. Không tuân theo các quy trình này có thể dẫn đến các mối hàn bị ô nhiễm sẽ thất bại.
• Titanium là một chất dẫn điện kém, vì vậy khung không thể được sử dụng như một chân của mạch chiếu sáng.

Ván ép

Tỉ trọng

• 0,46-0,52 g / cm ^ 3 đối với ván ép hình nón
• 0,62 g / cm ^ 3 ván ép hỗn hợp
• 0,68 g / cm ^ 3 cho ván ép bạch dương

Về mặt kỹ thuật là vật liệu tổng hợp, ván ép đã được sử dụng theo nhiều cách khác nhau để làm khung xe đạp. Hai thứ rõ ràng nhất là vật liệu tấm và vật liệu tuyến tính.

Ưu điểm

• gỗ rất dễ gia công (công cụ rẻ và sẵn có)
• Ván ép rất dễ tìm

Nhược điểm

• thậm chí yếu hơn thép nhẹ, làm cho thiết kế khó khăn và khung nặng
• hỗn hợp epoxy, vì vậy các chất thải (keo và keo) cần phải được lựa chọn cẩn thận và có thể độc hại
• các bộ phận chính của khung sẽ vẫn là kim loại, hoặc phải nỗ lực rất nhiều để chế tạo chúng từ gỗ.
• độ bền không lớn (nhiều năm hơn là nhiều thập kỷ)

Xe đạp Sawyer của Jurgen Kuipers qua CityLab

BONOBO PLYWOOD BICYCLE thông qua Chu kỳExif

_{(nguồn: coocan.jp )}

Xe đạp gỗ gụ của Sueshiro Sano

Sợi carbon cốt sợi

Mật độ dao động trong khoảng 1,75 muối2.0 g / cm3 và thay đổi theo loại và layup.

Khung sợi carbon (CF) được làm từ các tấm sợi carbon đặt trong nhựa polymer, thường là epoxy.

Năm 1975, chiếc xe đạp ống CF đầu tiên xuất hiện, Exxon Graftek, Nó có vấu thép và dễ bị vỡ. Điều này được tiếp nối vào năm 1986 bởi Kestrel và Trek phát hành những chiếc xe đạp có khung CF đầy đủ.

Một ví dụ hiện đại, đỉnh cao của một chiếc xe đạp bằng sợi carbon là Pinarello Dogma F8 bị Team Sky loại bỏ và do đó là bởi Bradley Wiggins.

Mặc dù Sheldon Brown và những người khác không hào hứng với CF, nhưng có nhiều ý kiến ​​cho rằng CF là chất liệu tốt nhất để đua và đua nhanh.

Ưu điểm

• Độ cứng rất cao so với tỷ lệ trọng lượng có thể dẫn đến các khung cứng nhưng rất nhẹ.
• CF có cường độ định hướng có nghĩa là tùy thuộc vào sự liên kết của các sợi, nó có thể được sử dụng để tạo ra các khung cứng khi truyền công suất nhưng tuân thủ khi hấp thụ rung động đường.
• CF có thể tạo thành một loạt các hình dạng có nghĩa là ống hồ sơ aero có thể được tạo ra dễ dàng hơn so với kim loại.
• CF không mặc giống như cách mà kim loại làm, có nghĩa là về mặt lý thuyết nó có thể có tuổi thọ không xác định vì nó không bị mòn dưới các lực thông thường. CF không dễ bị ăn mòn ngay cả khi không có lớp phủ / sơn.
• Mặc dù quá trình lay-up mất rất nhiều thời gian, nhưng nó không đòi hỏi kỹ năng cao. Điều này có nghĩa là những công nhân kém kỹ năng có thể tạo ra các khung CF.
• Có lẽ một số người thích vẻ ngoài và trạng thái của một chiếc xe đạp CF. Tôi nhớ khi lần đầu tiên tôi có một chiếc xe đạp CF, những người bạn không phải là người đi xe đạp của tôi sẽ nghĩ đó là một loại tàu vũ trụ và muốn nâng nó lên chỉ để cảm nhận trọng lượng của nó.

Nhược điểm

• Khung CF đắt tiền do thời gian dài để đặt tất cả các dải CF.
• Khung CF (hoặc bất kỳ bộ phận nào) yêu cầu lắp ráp cẩn thận và đủ điều kiện hơn. Một chất bôi trơn đặc biệt phải được sử dụng để ngăn các bộ phận liên kết với nhau và CF sẽ không chịu được quá nhiệt cũng như kim loại.
• Khung CF có xu hướng trở nên dễ dàng bị hư hỏng. Bởi vì CF có sức mạnh định hướng, điều đó có nghĩa là nó ít chịu được các lực mà nó không được thiết kế để tiếp xúc, tức là gặp sự cố. Khi các lực được áp dụng theo cách mà các sợi CF không tự lấy biến dạng, thì đó là ma trận polymer lấy toàn bộ lực và do đó dễ bị phá vỡ hơn.
• Đồng thời, thiệt hại thường không được chú ý. Trong trường hợp khung kim loại sẽ có vết lõm hoặc uốn cong có thể nhìn thấy, khung CF có thể trông không bị hư hại, nhưng trên thực tế có thể hủy bỏ nội bộ, dẫn đến một sự cố bất ngờ bất ngờ sau đó.
• CF không dễ sửa chữa; trong thực tế, nhiều người sẽ nói rằng nó không thể được sửa chữa. Trong mọi trường hợp, nếu khung CF đắt tiền bị hỏng, có lẽ bạn sẽ không muốn chạy đua với nó trong trường hợp có nguy cơ thất bại đột ngột của công việc sửa chữa.
• Xe đạp CF nhanh chóng mất giá trị của chúng. Nếu bạn mua một chiếc xe đạp CF thì có lẽ là vì bạn muốn đua trên nó hoặc ít nhất là đi nhanh, do đó bạn mua thứ gì đó đi đầu trong công nghệ cho mức giá của bạn. tuy nhiên vì công nghệ xe đạp CF đã được cải thiện rất nhanh trong hai thập kỷ qua và hiện vẫn đang cải thiện, điều đó có nghĩa là việc mua hàng của bạn sẽ nhanh chóng bị lỗi thời bởi những chiếc xe đạp mới hơn.
• Nhiều người mua xe đạp CF sẽ kết thúc với một chiếc xe đạp vượt xa khả năng của họ. Người lái xe học sẽ không đi nhanh hơn nhiều trong một chiếc Porsche 911 so với Nissan Micra. Mọi người rơi vào tuyên bố tiếp thị của xe đạp CF là lựa chọn duy nhất để mua một chiếc xe đạp tốt, hoặc đó là cách tốt nhất để có được nhanh hơn thay vì đào tạo nhiều hơn và giảm vài kg.

Xe đạp chỉ gỗ

Đây là một ví dụ về những gì có thể về mặt kỹ thuật, hơn là một tài liệu đặc biệt thiết thực.

Ưu đãi

• giá trị hiếm / sốc

Nhược điểm

• khó làm vòng bi từ gỗ
• nhiều thỏa hiệp về hiệu suất cần thiết vì những hạn chế của vật liệu

Xe đạp bằng gỗ nguyên chất của Slawomir Weremkowicz (thông qua BuzzHunt)

Vàng nguyên chất

lưu ý: hình ảnh này không phải là một chiếc xe đạp vàng nguyên chất - nó chỉ được mạ.

Câu trả lời này đã không được thực hiện trong cuộc sống thực, nhưng nó đã đạt được rất nhiều cuộc thảo luận dưới Bạn có thể tạo ra một khung xe đạp bằng vàng 24kt không?

Lợi thế

• Yếu tố Bling - có vẻ "WOW" Một sự phô trương giàu có nhằm mục đích gây ấn tượng với những người chèo thuyền khác.

Nhược điểm

• Sức mạnh vật chất và độ cứng - vàng không cứng khi được nung nóng và làm nguội, như thép

• Biến dạng - những người bỏ học sẽ có một cuộc sống rất hạn chế vì họ sẽ bị đè bẹp dưới áp lực. Những người bỏ học của bạn sẽ phải được làm bằng thứ gì đó tốt hơn vàng.

Vì hai lý do trên, bánh xe và nan hoa, trục, băng xích cranks, vòng bi, bộ phận phanh, dây cáp, vành, núm vú và đai ốc không thể làm bằng vàng.

• Độ mài mòn - Vàng nguyên chất không chịu được mài mòn. Đó là lý do tại sao đồ trang sức hàng ngày thường được làm bằng vàng 9 hoặc 18 karat chứ không phải vàng nguyên chất 24 karat. Chiếc xe đạp vàng của bạn sẽ bắt đầu cọ xát vào bất cứ thứ gì nó cọ vào. Và bất kỳ tai nạn nào cũng có thể để lại một cơn mưa bụi vàng rơi xuống đường nhựa. Thêm vào đó dưới đây.

• Trọng lượng - vàng là 19,32 gram trên mỗi cm khối. Thép thay đổi từ 7,75 đến 8,05 g / cm ^ 3 và nhôm là 2,7 g / cm ^ 3 Sợi carbon khó kẹp hơn, nhưng bản thân sợi là 1,6 đến 2,2 g / cm ^ 3 Một chiếc xe đạp được làm từ cùng một thể tích chì nguyên chất sẽ nhẹ hơn vàng, vì chì chỉ 13,55 g / cm ^ 3

• Chi phí Tính đến 2016-11-15, vàng là 39.600 USD / kg. Một khung xe đạp carbon siêu nhẹ ở mức 780g sẽ tiêu tốn của bạn hơn 30.000 USD cho riêng vật liệu, giả sử sức mạnh vật liệu có thể đối phó. Một khung 5 kilo nhiều khả năng sẽ tiêu tốn của bạn 200.000 USD. Ngay cả việc đâm xe đạp của bạn và cọ xát 5g vàng sẽ khiến kim loại trị giá 200 đô la bên lề đường.

Trong thực tế, nhiều khả năng đây là một chiếc xe đạp bằng thép mạ vàng, hoặc khung nhôm được anot hóa bên dưới một lớp vàng 9 karat rất mỏng.

Tre & Tre Carbon-Fiber composite

Xe đạp tre đã dài hơn nhiều so với hầu hết mọi người nghĩ. Bằng sáng chế đầu tiên cho xe đạp tre đã được cấp ở Anh và Mỹ vào năm 1894 và 1896, tương ứng.

Với sự ra đời của những chiếc xe đạp tre Green Thinking đang dần trở lại với thời trang.

Khung bằng sợi carbon tre. Lịch sự của xe đạp sinh học :

Khung ống tre với các khớp kim loại / composite có thể được xây dựng tại nhà dễ dàng hơn so với nhiều vật liệu khung khác

Ưu điểm

• Tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao, độ bền kéo cao hơn thép!
• Kiểm soát rung tự nhiên giúp cho một chuyến đi thoải mái hơn
• Bền vững
• Nhẹ, tre có mật độ 0,35 g / qcm
• Trong rất nhiều phần phát triển của thế giới xe đạp tre kích thích ngành công nghiệp địa phương

Nhược điểm

• Nếu không có quy trình QC thích hợp, nguyên liệu thô có thể bị xâm phạm
• Vì tre là vật liệu tự nhiên nên không có vẻ ngoài nhất quán có thể được đảm bảo (điều này có thể được coi là một lợi thế của một số người)

Beryllium (hợp kim)

Vô cùng hiếm và kim loại hiệu suất cao ấn tượng. Nó có mật độ 1,85 g / mL (tương đương với sợi carbon), độ bền kéo 270 MPa và mô đun Young (độ cứng) 300 GPa (tốt hơn thép). Beryllium và hợp kim của nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng.

Thật không may, có một số nhược điểm. Đầu tiên, vì độ cứng của nó không tương xứng với sức mạnh của nó, nó thất bại ở độ giãn dài thấp. Điều này có nghĩa là nó dễ vỡ. Điều này cũng làm cho nó khó làm việc, và các quy trình sản xuất rất tốn công là cần thiết để hình thành nó đúng cách. Do độ hiếm của nó, công cụ này có giá khoảng 8.000 USD / kg chỉ với kim loại số lượng lớn. Ngoài ra, kim loại rất độc hại, và bụi hoặc hơi của nó có thể giết chết bạn.

Tôi chỉ biết một ví dụ về một chiếc xe đạp đóng khung Beryllium. Bush Wellman (một công ty Be) đã tạo ra một khung cho một chiếc xe đạp leo núi M-16 của Mỹ sản xuất xe đạp vào năm 1990 với giá 25.000 đô la (năm 1990 đô la). Tôi tin rằng khung nặng khoảng 900g.

Cáp thép hay còn gọi là Tensegrity hoặc Tensional Integrity

Đây không phải là vật liệu xây dựng khung độc đáo vì dây hoặc cáp chỉ hoạt động dưới sức căng. Vì vậy, chiếc xe đạp này cần ít nhất hai chùm của một số vật liệu không nén khác, dưới dạng một chùm chính và một chỗ ngồi.

Sớm hơn:

Xây dựng hiện đại hơn chỉ với một dây:

Ưu điểm

• Khu vực phía trước ít hơn, sức cản gió thấp hơn và do đó aero nhiều hơn.

• Về mặt lý thuyết nhẹ hơn ống.

Nhược điểm

• Không thực sự nhẹ hơn ống, vì chùm chính phải cứng hơn và cáp thép không phải là ánh sáng ở nơi đầu tiên.

• Cheesecutter - Trong trường hợp xảy ra tai nạn, topwire / toptube sẽ gây sát thương tập trung hơn đáng kể dựa trên kích thước nhỏ hơn của nó. Giống như những dây chế nhạo được sử dụng để cắt phô mai ưa thích. co rúm

• Flex - những chiếc xe đạp này đã tuân thủ quá mức theo hướng ngang.

Tương lai

Một số phát triển đã được thực hiện với cáp kevlar và dầm chính bằng sợi carbon.

Sợi lanh / Sợi

Schwinn Vestige là (được?) Làm từ sợi lanh (90 phần trăm lanh, 10 phần trăm carbon).

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

Ưu điểm

• Màu xanh lá cây - có vẻ như có ý thức về mặt sinh thái.

Nhược điểm

• Greenwashing - nó không có ý thức về mặt sinh thái như vẻ ngoài của nó.

Nhựa

Tỉ trọng

~ 0,91 g / cm³ đối với Polypropylen (tam giác # 5)
~ 0,92 g / cm³ đối với Polyetylen mật độ thấp (tam giác # 4)
~ 0,95 g / cm³ đối với Polyetylen mật độ cao (tam giác # 2)
1,03-1,06 g / cm³ đối với polystychrene (tam giác # 6)
1,35-1,38 g / cm³ đối với PETE như chai nước (tam giác # 1)
1,32-1,42 g / cm³ đối với PVC polyvinyl Clorua (tam giác # 3)

Đã có một vài nỗ lực để chế tạo xe đạp nhựa từ những năm 70. Vật liệu xây dựng bao gồm Lexan và HDPE (polyethelyne mật độ cao) nhưng tôi không thể tìm thấy bất kỳ bằng chứng nào về thành công thương mại trong xe đạp của người lớn. Xe đạp trẻ em bằng nhựa rất phổ biến nhưng chúng thường ở dạng xe đạp cân bằng không có bàn đạp (về mặt kỹ thuật vẫn là xe đạp?).

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

Ưu điểm (Dành cho xe đạp trẻ em)

• Trọng lượng nhẹ
• Giá rẻ
• Không có cạnh sắc

Nhược điểm

• Nặng
• Quá linh hoạt
• Suy giảm khi chịu ánh sáng tia cực tím
• Lúng túng

Vụ bê bối

Mật độ 2.985 g / cm³

"Khung scandal" thực sự đề cập đến các khung hợp kim nhôm cụ thể với một lượng nhỏ scandium (thường dưới 1%).

Ưu điểm

• Ưu điểm tương tự như nhôm, nhẹ và cứng.
• Mạnh hơn và bền hơn các hợp kim nhôm khác. Người Nga đã chế tạo các bộ phận tên lửa từ scandium cho các tên lửa được thiết kế để bắn qua băng cực. Các bộ phận của dòng máy bay chiến đấu MiG cũng được chế tạo từ hợp kim scandium.
• Scandium cũng làm tăng độ bền cho hàn nhôm, có nghĩa là các mối hàn ít bị hỏng và độ dày của ống có thể giảm ở các khớp (nhẹ hơn).

Nhược điểm

• Khá đắt và khá thích hợp. Có lẽ ít tốn kém hơn so với carbon từ rất sớm, nhưng càng về cuối, nó đã bị bỏ lại phía sau khi carbon trở nên rẻ hơn và kỹ thuật sản xuất tăng lên để làm cho carbon tốt hơn.

• Đắt hơn các hợp kim nhôm khác. Ít điều chỉnh hơn carbon. Ít điều chỉnh và kém bền hơn titan.

Tóm lược

Scandium kết thúc (hiện tại) là một vật liệu rất thích hợp mang lại lợi thế hơn tất cả các vật liệu khác, nhưng thường chỉ một chút. Đó là một nơi kỳ lạ như một loại nhôm rất cao cấp mà người ta có thể dễ dàng bỏ qua việc mua chỉ trả thêm một chút để chuyển sang titan hoặc khung carbon có giá vừa phải. Kona đã cảm thấy như thế này về scandium vào năm 2008. Tám năm sau, họ giới thiệu các khung carbon carbon. Đối với tôi, nói rằng carbon cuối cùng đã đến một nơi mà scandium đã trở nên được sử dụng rất hạn chế dựa trên giá của nó.

Scandium (về mặt kỹ thuật là hợp kim nhôm scandium) đã phổ biến trong một thời gian ngắn - Salsa, voodoo, Kona đều tạo ra các khung scandium tại một điểm. Ghi chú của Kona:

Scandium là nguyên tố quý hiếm thứ tám trên trái đất. Một kim loại màu trắng bạc được chiết xuất từ ​​lớp vỏ trái đất, Scandium là một nhà tinh chế ngũ cốc mạnh, khi được thêm vào hợp kim nhôm, sẽ tăng 50% độ bền và độ bền của vật liệu. Nó thực hiện điều này bằng cách làm thẳng ra các hạt của hợp kim, làm cho kim loại ít bị hỏng hơn. Lần đầu tiên được sử dụng bởi những người Nga xảo quyệt trong Chiến tranh Lạnh, những chiếc vây dẫn đường được chế tạo bằng hợp kim Scandium trên tên lửa có thể chịu được lực lượng đáng kinh ngạc, không bị hư hại ngay cả khi bắn qua băng cực. Hợp kim scandal đã trở thành một bổ sung có lợi thế cao cho máy bay chế tạo của Liên Xô, mang lại cho chúng trọng lượng đáng kinh ngạc, khả năng cơ động và lợi thế tầm xa.

Chính sức mạnh và độ bền này đã làm cho hợp kim của Scandium trở thành một vật liệu hấp dẫn khi sản xuất xe đạp. Sức mạnh cao hơn rất nhiều (hợp kim Scandium mạnh gấp đôi so với nhôm 6061 hoặc 7005) mà chúng ta có thể sử dụng vật liệu ít hơn nhiều để đạt được các đặc tính cưỡi tương tự như thép. Và chúng tôi thích cảm giác phù hợp, gợi cảm của thép. Với Scandium, chúng tôi có thể cạo trọng lượng từ khung nhôm của chúng tôi từ 10 đến 15%.

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

http: //salsaciking.com/bike/archive/campeon

In 3D

Trả lời nhu cầu hoàn thành

Gỗ chạm trổ

Mặc dù đắt hơn gỗ dán, gỗ tre hoặc gỗ chiều, các khung làm từ ống gỗ chạm khắc (hoặc thậm chí là monocoques) vẫn tồn tại.

Ưu điểm

• cường độ định hướng (hơi giống CF) cho phép các khung cứng nhưng hấp thụ rung
• sức mạnh tốt để tỷ lệ trọng lượng
• có khả năng thân thiện với môi trường
• chống lại vết lõm do tường dày hơn
• ngoại hình và cảm giác tuyệt vời (chủ quan)

Nhược điểm

• cần ống dày hơn
• rất khó sử dụng
• dễ dàng bị hư hại bởi độ ẩm trừ khi được xử lý đặc biệt
• rất tốn kém do lao động (và đôi khi gỗ kỳ lạ)

Thép Gaspipe

Một thuật ngữ chế nhạo cho "độ bền kéo cao" hoặc ống thép nhẹ được sử dụng để chế tạo xe đạp giá rẻ. Vì xe đạp cấp thấp được làm bằng thép chất lượng thấp, các nhà xây dựng bù đắp bằng cách sử dụng các ống nặng, dày.

Các ống này thường là thước đo đơn hoặc thước đo đơn giản, vì vậy chúng có độ dày thành nhất quán dọc theo ống trong khi các khung chất lượng cao hơn được làm từ các ống có thể có hai hoặc ba độ dày khác nhau tùy thuộc vào tải trọng và khoảng cách từ mối hàn .

Sự khác biệt với thép khác

Tất cả các loại thép đều có cùng "Mô đun Youngs" (thước đo độ cứng) Sự thay đổi giữa ống khí và ống cao hơn là cường độ, do đó, thép ống khí nén có độ dày 0,4mm (đoạn ống Reynold mỏng nhất) sẽ uốn cong dưới áp suất thấp hơn nhiều.

Ưu điểm

• Giá cả. Ống đồng bằng này là rẻ hơn.
• Hiệu quả. Ống butted phải được thực hiện trong chiều dài cần thiết. Ống trơn có thể được đặt hàng với chiều dài dài hơn và sau đó cắt cho phù hợp với các yêu cầu làm giảm lãng phí.
• Có thể sửa chữa. Thép có thể được cố định dễ dàng hơn nhiều so với hầu hết các vật liệu khung khác.

Nhược điểm

• Cân nặng. Trọng lượng gần đúng cho một khung thép trần và nĩa của nó.

Ống Trọng lượng
Reynolds 531 Superlight / 531pro / 753 5.5lbs để 5.75lbs hoặc 2,5-2,6 kg
Reynolds 531DB / 6lbs 531C hoặc 2,7 kg
Reynolds 531ST (Tiêu chuẩn ống) 7lbs hoặc 3.2 kg
Chất lượng tốt gauge đồng bằng ống 7lbs đến £ 9, hoặc 3,2-4,1 kilôgam
Ống đồng bằng rẻ tiền 9lbs đến 13lbs, hoặc 4,1-6 kg

Lưu ý: "531" biểu thị các loại ống chất lượng khác nhau . Xem mục Reynold trong CW này để biết thêm thông tin.

Đó là ống Giàn giáo, thùng khí inch và inch thứ tám, ống 531 inch và thứ tám (⌀ ≈29 mm), thùng khí inch và ống 531 inch. Trong đó 'thùng khí' có nghĩa là vật liệu thực sự được sử dụng làm ống dẫn khí.

Đây là một chiếc xe đạp gaspipe - một "olmo" Bạn không thể biết bằng cách nhìn nó nặng.

Lưu ý về mặt kỹ thuật ống được làm từ kim loại phẳng đã được cán, và được nối với một mối hàn. Ống được hình thành như một hình dạng kín và không có đường may.

Xem thêm các mục thép của Reynold và Ishtawa ở những nơi khác trong CW này.

Hợp kim nhôm

Lịch sử

Những chiếc xe đạp bằng nhôm đầu tiên được sản xuất vào khoảng đầu thế kỷ. Đó là: thế kỷ 19. Tài liệu đầu tiên về Nhôm được sử dụng làm vật liệu khung xe đạp là ba ví dụ được tạo ra cho một triển lãm thương mại ở Paris bởi Clement Ciking vào năm 1893. Chiếc xe đạp này không được làm bằng ống, mà là một vật đúc nhôm nguyên khối!

Điều này tất nhiên là khá ấn tượng vào thời điểm đó vì Nhôm chỉ được sản xuất công nghiệp lần đầu tiên vào năm 1856. Tuy nhiên, như bạn có thể tưởng tượng, những khung cứng này rất nặng và không tốt lắm.

Nhôm làm vật liệu khung vẫn là một sự tò mò trong 80 năm tới trong khi khung thép thống trị thị trường hiệu suất và thực dụng. Điều này không thay đổi cho đến khi hàn TIG được phát triển và trở nên phổ biến trong những năm 70. Sự tiến bộ này cho phép xây dựng từ các ống rỗng đùn và khả năng thực hiện tốt hơn nhiều.

Năm 1974, sinh viên kỹ sư cơ khí MIT Marc Rosenbaum quyết định thử chế tạo một chiếc xe đạp bằng nhôm cho luận án cao cấp của mình. Ông đã tận dụng mật độ nhôm thấp và chế tạo chiếc xe đạp của mình bằng các ống có đường kính lớn và các bức tường rất mỏng. Kết quả của những nỗ lực của anh ấy là một chiếc xe đạp theo dõi nhẹ hơn bất kỳ chiếc nào khác trên thế giới ở mức 12,3 lb!

Đây là một bài viết tuyệt vời về nó. https://www.sheldonbrown.com/AluminBikeProject.html

Các ngành công nghiệp ngay sau đó. Gary Klein đã cấp bằng sáng chế cho khung xe đạp nhôm ống rộng vào năm 1977 và bắt đầu công ty xe đạp Klein. Cannondale đã giới thiệu mô hình đầu tiên của CAAD vào năm 1983 và Al đã tham gia peloton pro ngay sau đó. Miguel Indurain đã giành được TdF đầu tiên trên Aluminium Pinarello Keral Lite vào năm 1995 và chúng là vật liệu được lựa chọn cho đến khi được thay thế bằng carbon vào năm 1999.

Ngày nay, khung xe đạp bằng nhôm là phần lớn của sản xuất mới, có thép thay thế là lựa chọn chi phí thấp nhất. Bạn có thể mua xe đạp khung nhôm từ mọi cửa hàng bách hóa. Nhôm cũng sống ở mức cao nhất trong peloton pro, với Allez Special của Jonny Brown giành Giải vô địch Đường bộ Hoa Kỳ 2018.

Tính chất vật liệu

Hầu hết các kim loại cấu trúc có sức mạnh tối đa tương tự như tỷ lệ trọng lượng. Điều này là do các vật lý của liên kết kim loại. Hợp kim nhôm theo cùng một đường cong như thép và hợp kim Titan, nhưng có mật độ và cường độ thấp hơn trên mỗi đơn vị khối lượng. Điều này có một số hàm ý:

Nhôm không phải là rất tốt cho các ứng dụng cường độ cao, nơi kích thước là hạn chế. Nhôm sẽ không bao giờ rất tốt cho ốc vít, bu lông hoặc đinh tán vì nó sẽ là một phần nhỏ của thép.

Tuy nhiên, đối với ống xe đạp, trường hợp ngược lại. Các ống có đường kính lớn và thành mỏng nhẹ hơn cho cùng độ cứng. Điều này là do độ cứng (mô men quán tính) của một ống dưới các vảy xoắn với khối bán kính, duy trì cùng một vật liệu. Tuy nhiên, các ống đủ mỏng dễ bị tổn thương khi vênh vỏ cục bộ. Hiệu ứng này hạn chế độ mỏng mà ống thép có thể được thực hiện. Bởi vì Nhôm có mật độ nhỏ hơn nhiều, cùng một khối lượng của nó có thể được chế tạo thành một ống có đường kính và độ dày thành lớn hơn, do đó cứng hơn. Ngoài ra, một khung cứng tương đương có thể được làm nhẹ hơn thép. Hầu hết các khung nhôm ngày nay có ống rộng hơn nhiều so với xe đạp thép, nhưng những ống này thực sự rộng hơn so với tối ưu lý thuyết. Một số thỏa hiệp được thực hiện vì mục đích chống lại tải xử lý và để cải thiện khí động học.

Nhôm tự thụ động trong không khí, có nghĩa là kim loại bị oxy hóa bảo vệ kim loại bên dưới khỏi bị ăn mòn. Điều này có nghĩa là Nhôm không bị rỉ trong nước ngọt hoặc không khí. Tuy nhiên, nhôm dễ bị ăn mòn rỗ bởi các giải pháp tấn công màng thụ động, bao gồm cả nước muối. Đây là một vấn đề đối với môi trường biển và trong mùa đông nơi đường bị nhiễm mặn, và bạn nên che bất kỳ nhôm lộ ra.

Hợp kim nhôm nóng chảy ở khoảng 600C, và chúng tương đối dễ đúc. Tuy nhiên, các ứng dụng cường độ cao thích nhôm rèn vì điều này có thể sắp xếp các hạt theo hướng thuận lợi. Nhôm cũng dễ gia công hơn nhiều so với thép hoặc titan và nó không cứng đáng kể với nhiệt. Nhiều khung nhôm hiện đại chất lượng cao được chế tạo bằng cách hydroforming, trong đó nước áp lực rất cao buộc các ống nhôm thành khuôn nữ. Quá trình này cho phép tự do thiết kế đáng kể, và ống nhôm có thể được chế tạo tự do hơn thép, mặc dù ở mức độ thấp hơn so với carbon.

Hợp kim nhôm thường được cho là không có giới hạn mỏi. Điều này có nghĩa là ở số lượng chu kỳ đủ cao, bất kỳ tải nào cuối cùng cũng sẽ gây ra lỗi. Do đó, khung nhôm có thể được nhìn thấy để sở hữu một cuộc sống hữu ích hữu hạn. Điều này trái ngược với các vật liệu như thép có giới hạn chu kỳ (thực tế) không giới hạn ở các tải dưới giới hạn mỏi. Điều này không hoàn toàn đúng và các hợp kim nhôm có độ bền mỏi xác định ở phạm vi cao nhất của chu kỳ đếm. Tuy nhiên, độ bền mỏi của Nhôm được xác định kém hơn so với thép vì sơ đồ mỏi của nó không tăng mạnh tại bất kỳ điểm nào. Theo kinh nghiệm của tôi, khung nhôm được thiết kế tốt sẽ tồn tại lâu hơn hầu hết mọi người giữ cho chúng chạy. Tài xế hàng ngày của tôi hai mươi tuổi. Hầu hết mọi người (mặc dù có thể không phải là độc giả) không sở hữu một chiếc xe đạp dài như vậy.

6061T6 là loại hợp kim nhôm phổ biến nhất được sử dụng trong xe đạp. Nó có sẵn rộng rãi, mạnh vừa phải và dễ dàng hàn bằng TIG. 7075 mạnh gấp đôi, nhưng không thể hàn và dễ bị nứt vi mô. Nhiều nhà sản xuất xe đạp có tên thương mại riêng cho các hợp kim họ sử dụng, và những cái này có thể hoặc không giống như trên. Nhiều hợp kim kỳ lạ tồn tại với các nguyên tố như Magiê và Scandium.

Al 6061T6

• Mật độ: 2700 kg / m ^ 3
• Sức mạnh năng suất: 276 MPa
• Sức mạnh tối thượng: 310 MPa
• Mô đun trẻ: 69 GPa
• Độ giãn dài tại năng suất: 0,4%
• Độ giãn dài khi nghỉ: 12%
• Giới hạn mỏi: 97 MPa
• Độ cứng của Brinell: 95

Al 7075T6

• Mật độ: 2810 kg / m ^ 3
• Sức mạnh năng suất: 503 MPa
• Sức mạnh tối thượng: 572 MPa
• Mô đun trẻ: 72 GPa
• Độ giãn dài tại năng suất: 0,7%
• Độ giãn dài khi nghỉ: 11%
• Giới hạn mỏi: 159 MPa
• Độ cứng của Brinell: 150

Chỉ để so sánh:

4130 Chromoly

• Mật độ: 7850 kg / m ^ 3
• Sức mạnh năng suất: 435 MPa
• Sức mạnh tối thượng: 670 MPa
• Mô đun trẻ: 205 GPa
• Độ giãn dài tại năng suất: 0,2%
• Độ giãn dài khi nghỉ: 25,5%
• Giới hạn mỏi: 320 MPa
• Độ cứng của Brinell: 195

Ti6Al4V

• Mật độ: 4430 kg / m ^ 3
• Sức mạnh năng suất: 880 MPa
• Sức mạnh tối đa: 950 MPa
• Mô đun trẻ: 114 GPa
• Độ giãn dài tại năng suất: 0,8%
• Độ giãn dài khi nghỉ: 14%
• Giới hạn mỏi: 510 MPa
• Độ cứng của Brinell: 334

Sợi carbon Toray T700S (UD)

• Mật độ: 1800 kg / m ^ 3
• Sức mạnh tối thượng: 2550 MPa
• Mô đun trẻ: 230 GPa
• Độ giãn dài khi nghỉ: 1,7%

Thép Reynold

Câu trả lời này cần hoàn thành chỉ cần ghi chú vào thời điểm này

Reynold butted tubing được cấp bằng sáng chế đầu tiên vào năm 1897.

Có nhiều loại thép Reynold khác nhau. Phổ biến nhất được biết đến là 531 (phát âm là "năm, ba, một") được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1935 nhưng không còn có sẵn bên ngoài New Old Stock, hoặc theo Đơn đặt hàng đặc biệt. Thép này cũng được sử dụng trên khung gầm xe Jaguar XKE, và hỗ trợ trong 27 chiến thắng Tour de France. Các thay thế là 520 và 525, tương tự như 531 nhưng cũng có thể được hàn.

liệt kê một số mã khác và ý nghĩa và cách sử dụng của chúng 753 (yêu cầu chứng nhận của Reynold), 953, 725, 631, 853, 525.

giải thích các số 531 được tên của nó từ thành phần. Năm phần mangan, ba phần carbon và một phần molypden.

Ưu điểm

• Ống thép sang trọng
• Được coi là một vật liệu "tha thứ" để xây dựng và sử dụng hàng ngày

Nhược điểm

• Nhiều lớp khác nhau có sẵn
• Yêu cầu xử lý nhiệt khác nhau giữa các lớp khác nhau
• Một số lớp không cho phép cài đặt khung lạnh
• Thép có thể bị vấn đề ăn mòn

Tài liệu tham khảo

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

https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_Cycle_Totech#Tubing_types Danh sách lớn các mã ống ở đây.