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铝合金、铬钼钢、碳纤维...自行车到底该选哪种材质?

自行车

自行车,又叫单车或者脚踏车,它既是一种常用的交通工具,也是一种健康的运动方式,所以,1896年第一届奥运会上就出现了自行车比赛的身影。


车架——灵魂担当


作为一台自行车的颜值担当和性能基础,车架直接或间接的影响着车子各个方面的性能,可谓是自行车的灵魂。


作为灵魂构成,车架要承受重量,这就要求车架的材料要具备一定的强度、刚性,可塑性,此外,使用过程中的风吹日晒还要求材料具备一定的耐腐蚀性。


重要参数


数年来,自行车的款式设计无大变动,但材料却不断推陈出新。现在,自行车车架的材料主要有铬钼钢、铝合金、钛合金、和碳纤维,先来了解一下这几个材料参数。




密度


密度表征的是材料重量,从骑行者的角度来说,当然是车架重量越轻,越受欢迎。


弹性模量


弹性模量又称杨氏弹性模量,值越大,表示材料的刚度越好。刚性材料能保证骑乘过程中车架不会变形,也会影响车架的骑乘品质。弹性模量是材料的本质属性,与合金的成分关系不大。


强度


材料在外力作用下抵抗破坏(永久变形和断裂)的能力称为强度,是衡量零件本身耐用度的重要指标。拉伸强度指材料被拉断前承受最大载荷时的应力,和车架管材的品质、热处理过程、合金成分有关。


车架材质


最早的材质——铬钼钢




铬钼钢,是铬(Cr)、钼(Mo)及铁(Fe)、碳(C)的合金。高温加工性好,美观,冲击的吸收性能好,焊接容易,价格便宜。


缺点:车身最重,易生锈,金属的疲劳显著。


最耐用的材质——钛合金




钛合金,比铬钼钢轻,是目前国际上公认的生产各类比赛及休闲用高档自行车最先进、最理想的材料。它有类似碳纤维的弹性,也有铝合金般的轻巧与刚性,且耐腐蚀不生锈,骑乘感佳。


缺点:成本昂贵,钛的提炼及加工过程复杂,焊接技术难度高,多用于小管径的车架。


最广泛的材质——铝合金




铝合金,通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素。重量比钛合金还轻,加工性好,中等强度。


缺点:弹性率和刚性低,乘骑舒适感差,需要热处理否则强度不够。


最新的材质——碳纤维



碳纤维“外柔内刚”,重量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,冲击吸收性好,可制造各种形状的车架,是最有前途的比赛用车。


缺点:难于更改尺寸,无法响应多尺寸多款式的订单,价格昂贵且可能会老化,制造工艺需要复杂的应力计算。


综合评价



钢的车架历史最久,最结实,现在可以做到强度合适的极薄的管道,刚的弹性和可修复性比一般的铝架更好。


钛合金车架比重轻、强度大、耐腐蚀,骑感又好,是高档自行车的极佳选择。


铝作为一种在运动自行车上使用最广泛的材料,最大的优点就是重量轻,而且经过热处理可以做成各样的形状。


碳纤维复合材料自行车堪称自行车王国的至尊王者,韧性极好,易于塑形,具有抗震性,只用钢材的四分之一的重量就能达到钢材的强度。但是设计和制造起来比金属材料更加复杂,由于价格偏高并没有大批生产和销售。


根据某宝上不同车架材质的同款自行车的价格,碳纤维和钛合金都在万元以上,铬钼钢比铝合金稍微高一些,但也相差不大。



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