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铝型材在自行车车架的应用及特点分析

作者: 时间:2019-06-221955 次浏览


铝型材 (Al-Mg-Si,Al-Zn-Mg-(Cu))
铝(Al)型材
  (Al-Mg-Si,Al-Zn-Mg-(Cu))
铝(Al)型材制作的车架。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。工业铝材是一种以铝为主要成份的合金材料,铝棒通过热熔,挤压从而得到不同截面形状的铝材料,但添加的合金的比例不同,生产出来的工业铝型材的机械性能和应用领域也不同。执行标准按GB/T5237.1-2004。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。最近的铝型材车架,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(chǔ lǐ)等。
制造出轻而有刚性的车架,这种最新的铝型材车架对车手来说,具有足够的轻量与刚性。
铝型材是纯铝中加入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。自行车所使用的铝型材多数为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(Material)。
6000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊合性也好的材料。下表表示使用最多的6061合金的机械强度。
7000系是铝型材中最强的材料。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(annealing)
-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(解释:稳固安定;没有变动)化处理
-T8:溶体化、硬化加工、人工时效
6061合金的机械特性
 
热处理
伸长强度   (MPa)
耐力
(MPa)
伸长
(%)
剪断强度(MPa)
布氏硬度
疲劳强度(strength)(MPa)
T5
190
148
12
119
60
67
T6
246
218
12
155
73
67
T83
260
246
11
155
82
-
 
 



 
 
 
 
7005,7075合金的机械特性
 
合金名称
热处理(chǔ lǐ)
伸长强度(strength)(Mpa)
耐力
(MPa)
疲劳强度(MPa)
伸长
(%)
E
(GPa)
7005
T53
345
305
130
(7003)
10
74
(7003)
7075
0
230
107
163
17
74
T6,T651
597
526
163
11
74
 


 
 
 
 
 
●铝(Al)型材车架的优点

  (1).可以制作重量轻的车架
铝(Al)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(chǔ lǐ)。热处理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
序的车架,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。
许多铝型材制车架用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(strength)只能达到1/2。
或者1/5的程度。
有7075标志的自行车零件严格来讲没有经过太多的热处理。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(alloy)也常用来制造车架,它的强度(strength)比不上7075,但是它在常温下也能够进行足够的时效(Prescription)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(Al)本身是很容易受腐化侵蚀 的金属,在空气中几乎不存在没有被氧(Oxygen)化的铝,放置在空气中马上被氧化而形成很薄的
氧(Oxygen)化膜。纺织铝配件强度是产品设计时必须考虑的重要因素,成其是铝合金组件作为组件时,应根据所承受的压力,选择适当的合金。纯铝强度更低,而2系及7系热处理型合金度更高,硬度和强度有一定的下相关系。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型材来制作车架。
到底长时间使用后强度(strength)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,这种加工的目的是增加疲劳的寿命。根据公开的数据(data),能提高140%。KET处理(chǔ lǐ)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。
●铝型材车架的缺点
1).铝是弹性率及刚性低的材料(Material)。铝支架易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展,要求材料特性具有铝及其合金的独特性质,这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。 应用极为广泛。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(chǔ lǐ),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系的铝型材管。热处理指标的各个厂家均视为机密。这也就成就了各种各样的硬度(Hardness)。
其实,这些数据(data)资料介绍也不是很重要,作为一般的爱好者看了之后八成有一半没看明白。其实,这也很简单的道理。会开车的不一定会修车,会修车的一定会开车。有些东西也不一定要研究(research)的那么透彻。一切都那么透彻了。你玩的累不累啊?