В поисках нового шоссейного байка вы будете удивлены разнообразием выбора. Существует множество факторов, по которым вам стоит отфильтровать свой выбор, от цены и комплектующих элементов, стиля езды до личной преданности определенному брэнду и даже цвету.
Иногда выбор велосипеда основан на выборе материала, из которого изготовлена рама велосипеда. Шоссейные байки делают в основном из четырех материалов: сталь, алюминий, титан и карбоновое волокно, - а материал, как известно, может влиять на качество и стиль езды, так что неплохо было бы знать основные принципы и разницу прежде, чем вы сделаете выбор.
Для некоторых выбор материала так же важен, как и перечень экипировки и цена, т.к. разные материалы предназначены для разных типов езды. Рама - сердце вашего нового шоссейного велосипеда, и основной бюджет уходит именно на неё, и большую роль играет здесь именно материал, поэтому выбор должен быть тщательно продуман.
Ниже расскажем об основных преимуществах каждого материала, что поможет вам сделать правильный выбор.
Алюминий
Алюминий - самый популярный материал, используемый изначально для шоссейных велосипедов по доступной цене. Он идеально подходит для изготовления велосипедных рам, т.к. обеспечивает ей жесткость и легкость. Долгое время алюминиевые рамы несправедливо клеймили как небезопасные и некомфортные для поездок, но жесткость зависит от дизайна - последние алюминиевые рамы развеивают мифы о своей ненадежности и предлагают мягкие поездки.
Хотя алюминий у большинства больших брэндов может считаться свойственным только велосипедам начального уровня, существует множество первосортных опций, так что не сбрасывайте его со счетов только потому, что он используется для шоссейных велосипедов начального уровня. Просто взгляните на супер легкий Kinesis Aethein (фото ниже) или новый Specialized Allez, как образец использования высококлассного алюминия.
Честно сказать, алюминий сейчас на пике своей популярности. Некоторые производители продвигают его с целью получить самые легкие рамы, и разумные покупатели осознают, что за те же деньги получают приличное качество. Примером является иконический Cannondale CAAD12 (и предыдущая версия CAAD10), а также много других. В соотношении цены и качества тяжело придумать лучший вариант, чем алюминий.
Покупайте алюминий, если вы ограничены бюджетом и хотите получить легкую и жесткую раму для гонок или лучшую подборку характеристик за свои деньги.
Сталь
В прошедшие годы сталь была единственным материалом, поэтому выбор велосипеда был относительно прост. В наши дни у нынешнего поколения сталь все еще имеет место быть, она славится своей плавностью во время езды, именно поэтому велотуристы все еще склоняются к ней, но последние стальные рамы возродили интерес к высокопроизводительным стальным шоссейникам и даже к гоночным велосипедам, как доказали Volare 953 команды Madison-Genesis пару лет назад. Сегодня сталь используется небольшим количеством производителей, но в действительности с ней просто работать, и сталь стала выбором развивающейся индустрии изготовления на заказ. Если вы хотите раму по своим размерам, сталь - хороший вариант.
Последние стальные рамы, намного легче и жестче, чем были ранее, и стали достойной альтернативой карбону и алюминию.
Покупайте сталь, если вы хотите раму на заказ или хотите улучшить качество гладкой езды, невзирая на лишний вес.
Титан
Титан - высоко востребованный материал, благодаря высокой прочности и амортизации. Он также легче стали, крепче алюминия и имеет анти-коррозийные свойства, а тот факт, что поверхность можно полировать, значит, что он долговечен, компенсируя высокую стоимость свойствами материала, хотя он и не настолько дорогой, как лет двадцать назад.
Титан может использоваться в самых лучших скоростных велосипедах, а также на великах, созданных для комфортных поездок на длинные дистанции с багажом или без него, как например, Sabbath September (на фото).
Большинство титановых рам делают из труб 3AL-2.5V (где к титану примешивается 3% алюминия и 2,5% ванадия), а титановый сплав 6Al-4V более высокого класса, можно увидеть на более дорогостоящих велосипедах.
Покупайте титан, если хотите получить долговечный и легковесный велосипед и обеспечить себе мягкие поездки.
Карбоновое волокно
Для многих велосипедистов не существует других вариантов, кроме карбонового волокна. В мире гонок это - преимущественно используемый материал, он самый легкий и жесткий из всех четырех материалов для рам, но он также может быть и самым дорогостоящим. В последние годы цены на рамы сильно упали, и теперь вы можете купить карбоновый велик за доступную цену.
Карбон - самый гибкий из материалов, а аэродинамика шоссейных великов дает возможность стать универсальным, как у этого Trek Madone.
Тем не менее, рамы из карбонового волокна не делаются по каким то общепринятым стандартам. Существенная разница между дешевым и дорогим карбоновым волокном, вплоть до типов используемых волокон, в том, как они изготавливаются, а также в других важных воздействующих факторах. Карбоновое волокно легко используется дизайнерами для создания рам с определенными характеристиками, будь то легкий вес, комфорт, жесткость.
Покупайте карбон, если хотите получить самый легкий и жесткий шоссейный велосипед, который только можно купить за деньги, или же если хотите быть быстры как ветер.
Рама – важнейший узел велосипеда, к ней крепятся все остальные узлы и детали.
Материал рамы
Сейчас для изготовления рам используются главным образом сталь, и алюминиевые сплавы. Реже применяются титановые, магниевые сплавы, а также композитные материалы, такие как углепластик.
|
Сталь. Несколько лет назад самыми распространенными были именно стальные рамы. На протяжении почти вековой истории технология производства рам из различных марок сталей была доведена до совершенства. В последние годы в велостроении используются сорта сталей, в которые в качестве легирующих элементов добавляются хром и молибден. Такие рамы называются хромомолибденовыми, или хромолевыми. Иногда используют более дешевые сорта сталей высокопрочных марок (их называют hi -ten ).
Важное преимущество стальной рамы – ее высокая ремонтопригодность. Это означает, что в случае поломки такую раму можно отремонтировать с помощью обычного сварочного аппарата, который можно найти в любой мастерской для ремонта автомобилей. Другим важным свойством стальной рамы является то, что такая рама на неровностях дороги пружинит, гася вибрацию и толчки.
К недостаткам стальных рам относят относительно большой вес (особенно у рам из сталей hi -ten ) и подверженность коррозии. Новые рамы всегда покрываются различными эмалями, которые защищают раму от коррозии. Но в процессе эксплуатации это покрытие легко можно повредить. Поэтому хотя бы один раз в сезон стальную раму рекомендуется осмотреть, и закрасить повреждения лакокрасочного покрытия. Чтобы защитить от коррозии внутренние полости стальной рамы, рекомендуется раму нового велосипеда обработать одним из автомобильных антикоррозийных покрытий (например, «Мовиль»).
Алюминиевые сплавы. В последние годы все большее распространение получают рамы из алюминиевых сплавов. Сплавы, которые используются в велостроении, обозначаются четырехзначным номером (например, 6061 или 7005). Вопреки распространенному мнению, больший номер материала не означает лучшее качество - это число определяет всего лишь состав сплава. Так, в состав сплава 6061 входит, кроме алюминия, еще и магний, кремний, и медь. А в состав сплава 7005 добавлен цинк.
Самое главное преимущество рамы из алюминиевого сплава – меньший, в сравнении со стальной рамой, вес. Рамы из алюминиевых сплавов делаются из более толстых труб, для достижения сравнимой со стальной рамой прочностью, но при этом они все равно получаются легче стальных. Алюминий меньше подвержен коррозии, чем сталь, но при езде в зимнее время по городским улицам, которые обрабатываются солью и различными реагентами, коррозия может вызвать повреждения рамы. Поэтому, если велосипед эксплуатируется зимой, его надо чаще мыть. (Впрочем, это относится к любому велосипеду).
Несколько лет назад приходилось слышать, что алюминиевая рама менее надежна, чем стальная. Но технология производства не стоит на месте, и сейчас на алюминиевые рамы производители дают гарантию не меньшую, чем на рамы из стали. Любой механизм может сломаться, но поломка алюминиевой рамы обычно происходит в результате достаточно серьезной аварии (то же самое можно сказать и про стальные рамы)
К недостаткам алюминиевых рам относят более высокую цену, и ограниченную ремонтопригодность. Сварка алюминиевых сплавов – более сложный технологический процесс, и для ремонта такой рамы требуется как минимум аппарат аргоновой сварки.
Важное свойство алюминиевых рам – высокая жесткость, из-за чего велосипед становится очень легкоуправляемым. Но при этом все неровности дороги передаются на руки и тело велосипедиста, поэтому велосипед с такой рамой часто оборудуется амортизаторами.
Титановые сплавы. Эти материалы удачно сочетают в себе высокую прочность, малый вес, и при этом практически не подвержены коррозии. Титановые рамы, как и стальные, пружинят, гасят толчки и вибрацию, вызванную неровностями дороги, поэтому ехать на таком велосипеде оказывается комфортно. Самым серьезным недостатком рамы из титановых сплавов является достаточно высокая цена, что сильно ограничивает спрос на эти изделия. Серийно велосипеды с титановыми рамами выпускают очень немногие фирмы-производители. На территории России есть несколько заводов, которые изготавливают велосипедные рамы из титановых сплавов на заказ, но для оформления заказа на такую раму надо очень хорошо представлять себе цели, которые вы хотите достигнуть.
Магниевые сплавы. Главное преимущество сплавов на основе магния – очень малый вес и высокая прочность. Рамы из этих сплавов получаются очень легкими, даже легче, чем титановые и алюминиевые, но при этом достаточно прочными. Такие рамы превосходно пружинят и гасят вибрацию не хуже, чем стальные, но пока еще остаются очень дорогими. Другой недостаток магния – высокая химическая активность, поэтому магниевые рамы относительно быстро коррозируют.
Композитные материалы. В последние годы производители велосипедных рам пытаются уменьшить вес своих изделий, одновременно добиваясь высоких прочностных характеристик. При этом используются новейшие достижения не только металлургии, но и химии полимеров. Рамы из углепластика (их еще называют карбоновыми) обладают рядом полезных свойств – легкими, прочными, и при этом они хорошо гасят вибрацию. Важным преимуществом таких рам является полное отсутствие коррозии. Главным недостатком рам из углепластика является очень высокая цена. Кроме того, пока еще углепластиковые рамы получаются хрупкими, боятся ударов. Падение на таком велосипеде может привести к поломке рамы. Впрочем, технология производства постоянно совершенствуется, и не исключено, что будущее именно за композитными материалами.
Рекомендации покупателю
В настоящее время рекомендуется приобретать модель с рамой из
алюминиевого сплава, у него оказывается наилучшим соотношение цены и
качества.
Если вы стеснены в средствах, то можно приобрести велосипед со стальной
рамой.
Если вы можете совершенно четко сформулировать свои требования к
геометрическим и механическим свойствам рамы, то можно заказать изготовление
титановой рамы.
Если вы покупаете подержанный велосипед
Обязательно тщательно проверяйте состояние рамы перед покупкой. При
обнаружении даже небольших трещин в раме отказывайтесь от покупки. Даже на
стальной раме не всякую трещину можно заварить, не потеряв в прочности, а
замена рамы сравнима по затратам с приобретением нового велосипеда
Размер рамы
Одна из самых важных характеристик рамы – ее высота
(H)
. Высотой называется расстояние между кареткой и верхним
срезом подседельной трубы.
Другим важным параметром является база (L)
велосипеда - расстояние между центрами колес. Чем короче база, тем более
поворотливым оказывается велосипед.
Еще один важный параметр – дорожный просвет (h)
-
наименьшее расстояние между поверхностью земли и педалью. Чем больше
дорожный просвет, тем более высокое препятствие можно преодолеть на
велосипеде, не рискуя задеть за него педалью.
Чтобы избавить покупателя от лишних цифр, производители
вводят понятие «размер рамы», в который включают множество параметров.
Примерно так же поступают портные, указывая размер одежды вместо нескольких
десятков параметров выкройки. Приобретая, например, пальто, покупателю не
обязательно измерять длину своих рук и диаметр рукавов. Ему достаточно
знать, что ему нужно пальто размера 50. Но знание своего размера не отменяет
необходимости примерки перед покупкой.
Велосипед должен быть правильно отрегулирован под велосипедиста, чтобы он чувствовал себя комфортно и безопасно. Отечественные велосипеды допускают возможность регулировки в достаточно широких пределах. На современных велосипедах иностранного производства возможности регулировки по росту велосипедиста весьма ограничены. В достаточно широких пределах можно регулировать только положение седла. Поэтому производители выпускают рамы различных размеров. Размер рамы обычно измеряется в дюймах и может меняться от 14-15 до 20-22 дюймов.
Перед покупкой велосипед надо примерить, то есть проверить соответствие размера рамы и роста велосипедиста.
Для этого надо поместить раму между ног, стоя обеими ногами на земле. Приближаемся к рулевой колонке. Расстояние между верхней трубой рамы и промежностью должно быть в пределах 10 -15 см. Если это расстояние меньше, то рама надо выбрать раму меньшего размера.
Это расстояние в 10 -15 см диктуется техникой безопасности. В противном случае, при вынужденной остановке, когда велосипедист должен спрыгнуть с седла вперед, можно получить травму. Ездить на слишком маленькой раме тоже не рекомендуется – будет сложно управлять велосипедом.
Промышленностью выпускаются женские рамы, у которых верхняя труба сильно опущена вниз. Это, конечно, уменьшает прочность рамы. По замыслу разработчиков, такая рама позволит ездить на велосипеде в традиционной женской одежде, и не переносить ногу через седло при посадке.
Рекомендации покупателю
Перед покупкой велосипеда обязательно
примерьте велосипед
под себя.
Во многих магазинах велосипеды продаются в коробках, их сборка должна
производиться покупателем. В этом случае надо попросить продавца достать с
витрины собранный велосипед той же фирмы-производителя и с рамой того же
размера, которую вы собираетесь купить, и померить его.
Учтите, что разные производители могут считать размер рамы немного
по-разному.
Если продавец не дает возможность примерки, то следует отказаться от
покупки.
Никогда не покупайте велосипед заочно, без присутствия того, кто будет на
нем ездить.
Не следует покупать подростку велосипед большого размера "на вырост"
Мы начинаем серию статей, в которой поговорим о материалах, используемых для изготовления велосипедных рам.
Основа любого велосипеда - рама. От ее качества, надежности и прочности зависит практически весь велосипед.
Нужно понимать, что характеристики рамы зависят не только от материала, из которого она изготовлена, но и в немалой степени от технологии его обработки, качестве сварки (соединения труб рамы между собой), ее . Все это влияет на эксплуатационные и ходовые характеристики всего велосипеда.
Для изготовления рам современных велосипедов обычно используют следующие материалы:
- Сталь (обычную, углеродистую, хромомолибденовую).
- (Titanium)
- Различные редкие, экспериментальные и оригинальные материалы (магниевые (Magnesiumc), алюминиево-скандиевые, бериллиевые сплавы, бамбук и т.д.)
У каждого типа материалов есть свои плюсы и минусы. Попробуем с ними разобраться.
Первая статья будет посвящена самому распространенному материалу, который используется при изготовлении велорам - стали.
Различные марки сталей используется для этого уже более 100 лет и, на мой взгляд, это не предел. На сегодняшний день, несмотря на широкое использование других материалов, стальных байков меньше не становится. А перспективы использования вселосипедов с такими рамами не только не ухудшаются, но и наоборот, становятся все более оптимистичными. Современные технологии варки сталей позмоляют получать маркисо все более улучшенными характеристиками.
Сталь, используемая для производства рам, бывает обычно трех типов:
- Обыкновенная сталь (steel)
- Высокотянутая или углеродистая сталь (High Ten)
- Хромомолибденовые сплавы (Cro-Moly)
Обыкновенная сталь (steel)
Это самый низший тип сталей, используемый при изготовлении рам для самых дешевых велосипедов. Они быстро ржавеют, очень непрочные и тяжелые. Мы на них не будем останавливаться. Если услышите высказывание, что «этот велосипед сделан из водопроводных труб» - это как раз о них. Китайцы красят такие велосипеды в яркие краски, но это совсем не улучшает их остальных характеристик.
Велорамы из углеродистой (высокотянутой) стали (High Ten)
Рамы из этих сталей обладают очень хорошими прочностными характеристиками, стойкостью к ржавчине. Благодаря гибкости стали такие рамы хорошо ведут себя на дороге, гася ее неровности. С учетом того, что дороги в нашей стране уже много лет не самые ровные в мире и улучшений в ближайшее время не предвидится, эти рамы будут еще долго востребованы.
На велосипедах, изготовленных из них можно совершенно спокойно прыгать с бордюров и более высоких препятствий. Они нормально выдерживают и вообще, нагрузка на велосипед порядка 150 кг выдерживается ими совершенно спокойно.
Велосипедные рамы из хромомолибденовой стали (Cro-Moly)
Хромомолибденовая сталь получается при добавления молибдена во время её варки. Молибден придает стали мелкозернистую структуру, повышает ее прочностные характеристики и увеличивает прокаливаемость. Чаще всего, для производства бесшовных труб, из которых изготавливают велосипедные рамы, используется легированная конструкционная хромомолибденовая сталь 30ХМА по ГОСТ 4543 или по американской классификации сталь 4130.
Эти марки стали легче, прочнее и надежнее, чем углеродистая сталь, описанная выше. Однако их цена значительно больше, чем углеродистых. Цена на высококачественную хромомолибденовую раму будет начинаться от 400$ (и это только рама!). Так что говорить о доступности велосипедов с такими рамами для обычных граждан в нашей стране не приходится.
Эти марки сталей гораздо меньше подвержены коррозии, чем предыдущие.
Проблемой при производстве таких рам является то, что найти хорошую хромомолибденовую сталь не так просто. Часто это более дешевые марки сталей. По информации в интернете настоящие профессиональные хромомолибденовые стальные рамы производит только фирма Marin (ну может еще один-два элитных бренда).
Свойства стальных велосипедных рам
Часто в обычных и интернет-магазинах продавцы говорят, что стальные велосипеды «это уже прошлый век», что сейчас на них никто не ездит. Это далеко не так. Современное развитие технологий и металлургии позволяет изготавливать стали, с гораздо лучшими свойствами, чем прошлом веке. Они крепче, так что даже трубы с более тонкими стенками спокойно выдерживают статические и динамические нагрузки, возникающие при поездке, при меньшем весе.
Плюсы стальных рам:
Недостатки стальной рамы
- Больший вес, по сравнению с рамами, изготовленными из других рассматриваемых нами материалов.
- Подвержены коррозии - могут ржаветь. Однако, при нормальной эксплуатации, если велосипед нормально покрашен, а не поцарапан, не зимует на улице и под дождем, регулярно моется и смазывается - он прослужит не один десяток лет.
Хочется немного остановиться на вопросе веса, который практически всегда приводят противники стальных рам.
Часто именно этот аргумент проталкивают современные маркетологи и продавцы, призывая покупать более легкие алюминиевые, карбоновые или титановые велосипеды, правда, забывая при этом упомянуть их цену и некоторые другие недостатки. А ведь вес - важная, хотя и не самая главная характеристика рамы, особенно для обычного, а не гоночного велосипеда.
Самая главные ее характеристики - прочность, жесткость и надежность. Обычный велосипедист не участвует в гонках на скорость, он использует велосипед или для получения удовольствий от велопрогулок или для работы.
Небольшое замечание: Мы используем два термина жесткость и прочность. Иногда возникает вопрос - чем жесткость отличается от прочности? Поясняем:
Жесткость - это способность материала не менять форму под воздействием нагрузки. Чем меньше жесткость, тем больше гибкость, пружинистость и амортизационные свойства материала.
Прочность
- это способность матриала не разрушаться под воздействием на него нагрузки.
К тому же часто для уменьшения веса, стальные рамы делают из баттированных труб (баттированные трубы - это трубы с переменной толщиной стенок) или из труб с переменным или специальным профилем, которые позволяют снизить вес велосипеда, не ухудшая его прочности и надежности.
Баттирование бывает двойным или тройным. Т.е. толщина стенки трубы может меняться два или три раза. При этом в местах наибольших нагрузок, например, в местах сварки, стенка толще, чем в местах с меньшими нагрузками.
По поводу труб с не круглым профилем. Как видно на приведенной фотографии, у городского женского велосипеда Formula Breeze 2016 , продающегося в , верхняя рама имеет треугольную форму, а нижняя - овальную, вытянутую в вертикальной плоскости. Такой профиль делает всю конструкцию более прочной, чем если бы она была выполнена из обычных круглых труб. Да, честно говоря, и вид становится симпатичней.
Еще одно очень хорошее качество этого материала в том, что он достаточно дешев и велосипеды, изготовленные на основе таких рам, рядовой потребитель в нашей стране может позволить себе купить. Покупать велосипед по цене подержанного автомобиля могут далеко не все. Особенно в нашей стране.
Очень много детских и подростковых моделей велосипедов делается на основе стальных рам. Именно потому, что они надежны и дешевы, не боятся падений и неаккуратного отношения. Ну а что касается подростковых моделей, то вспомните, многие ли из Вас в детстве степенно разъезжали на своих великах во время прогулки. Нет. В основном это были гонки, прыжки, падения и столкновения. Именно поэтому подростковый велосипед должен быть крепким и надежным.
А сколько стальных велосипедов в семьях переходит от старшего ребенка младшему, а потом еще и детям друзей. Такие байки совершенно свободно служат более 10 лет, а то и более.
Помните, старые советские велосипеды? Ведь их до сих пор можно встретить на наших дорогах и часто именно это говорит о качестве материала, из которого они изготовлены. А в то время их изготавливали только из стали. И то, что он весит больше, чем алюминиевый, для большинства наших велосипедистов не играет никакой роли - они на нем ездят для себя, а не устанавливают рекорды на велотреке.
В качестве выводов хочется сказать следующее: миром правит маркетинг, а нам нужно пользоваться здравым смыслом.
Если нужен велосипед не для гонок по треку, а для обычных жизненных потребностей: надежный, прочный и, самое главное, не очень дорогой, то модель со стальной рамой - хороший выбор.
Помните только, что велосипед состоит не только из рамы, но и из других деталей и от их качества то же зависит комфорт и безопасность Ваших поездок.
В следующей статье мы рассмотрим и как они влияют на поведение велосипеда.
От переводчика
Когда собрался писать статью про свойства разных материалов для рам - нашел в Интернете статью John Olsen про рамы из различных материалов. Мне она показалась интересной и не противоречащей моим понятиям о прочности (все-таки я по образованию - специалист по прочности и долговечности авиационных конструкций, проработал несколько лет в лаборатории прочности ЛА в КуАИ). Язык статьи показался мне вполне понятным для неспециалиста, что тоже большой плюс.Честно говоря, не стал искать в русскоязычном Интернете перевод (может, и есть уже) и перевел статью сам. Olsen осветил большую часть проблем, о которых я собирался писать - не вижу смысла повторять то, что уже написано и вполне, на мой взгляд, понятно, толково и справедливо.В статье не упоминаются принятые среди специалистов термины "удельная прочность" и "удельная жесткость", означающие отношения значений прочности или жесткости к плотности материала, и характеризующие, насколько материал прочный (или жесткий) в расчете на единицу веса, но косвенно дается понять, что эти характеристики приняты конструкторами во внимание.И еще один момент - следует различать, когда идет речь о прочности (жесткости) материала, а когда - о тех же свойствах конструкции. В конструкции (раме) для увеличения прочности и жесткости увеличивают диаметр труб, меняют форму их сечения, применяют различную (в том числе переменную по длине трубы) толщину стенок и т.д. - и все это - для компенсации недостаточных свойств материала. С другой стороны, труба большего диаметра обычно весит больше, чем такая же, но меньшего диаметра и из того же материала - но большая труба жестче. Есть еще и технологические факторы, не затронутые в данной статье (легкость в обработке, свариваемость и т.д.), но влияющие на выбор конструктора.Со своей стороны, я решил написать статью о различиях свойств алюминиевых сплавов 6061, 7005 и 7075.
Введение
Жесткость, вес и прочность велосипедных рам определяются множеством факторов, только некоторые из которых определяются исключительно свойствами материала. Конструкция рамы, оптимальная для одного материала, будет отличаться от оптимальной для другого, поскольку материалы сильно различаются по прочности, жесткости и плотности (весу).
Лучшие алюминиевые рамы имеют толстые тонкостенные трубы и не изгибаются из стороны в сторону, когда вы разгоняетесь. Лучшие стальные рамы имеют тонкостенные трубы малого диаметра и заметно изгибаются при разгоне. Титановые и углепластиковые (карбоновые) рамы находятся посередине между ними.
Опытные велосипедисты часто делятся на два лагеря, сторонники стальных рам критикуют излишнюю жесткость алюминиевых рам и их фанатов, порицающих гибкость легких стальных рам. Мы объясним преимущества и неудобства большинства материалов рам и сравним их на графике, отражающем, насколько они жесткие по сравнению со сталью.
Насколько жесткий ваш байк?
Сравнение жесткости (относительно стали) для различных материалов рам
Reynolds 853 Steel Alloy - Стальной сплав Рейнольдс 853
1010 Steel Alloy - Стальной сплав 1010
Unidirectional Carbon/Epoxy - Однонаправленный углепластик на основе эпоксидной смолы
6Al/4V Titanium Alloy - Титановый сплав 6Al/4V
3Al/2.5V Titanium Alloy - Титановый сплав 3Al/2.5V
7075 Aluminum Alloy - Алюминиевый сплав 7075
6061 Aluminum Alloy - Алюминиевый сплав 6061
Carbon Weave/Epoxy - Углепластик плетеной структуры на основе эпоксидной смолы
Сталь
Сталь жесткая, но плотная (тяжелая). Легкие рамы адекватной жесткости и прочности делают из труб относительно маленького диаметра, но сталь - неподходящий материал для легких рам или больших сильных наездников. Стальные рамы из низкопрочных сталей (недорогие) нуждаются в толстостенных трубах, чтобы быть достаточно прочными, и они тяжелы. Более прочная сталь позволяет изготавливать тонкостенные трубы, но тогда понижается жесткость. Последние разработки включают "закаливаемые на воздухе" стали очень высокой прочности, типа Reynolds 853. (В отличие от большинства других типов сталей, закаливаемые воздухом стали приобретают, а не теряют прочность, когда они охлаждаются после сварки). Все стали имеют ту же самую жесткость, независимо от прочности - 853 не более жесткая, чем 1010 (низкопрочная сталь).
Плюсы:
Лучшие стальные сплавы очень прочны
Лучшая жесткость повсюду
Долговечны
Закаливаемые на воздухе стальные сплавы делают возможным ультравысокую прочность
Минусы:
Должны быть тяжелыми - материал, неподходящий для больших легких рам
Ржавеют
Алюминий
Алюминиевые рамы могут быть очень жесткими и легкими, потому что плотность алюминия очень мала, но трубы рамы должны быть больше в диаметре для компенсации более низкой прочности. Однако сегодня эти "толстотрубные" рамы - распространенная конструкция для качественных велосипедов. Недавние усовершенствования включают добавки в сплав Скандия, элемента, который увеличивает прочность. В целом, алюминий - хороший материал для жестких, легких рам для райдеров всех размеров. Это - также один из двух материалов, которые хорошо подходит для рам нетрадиционных форм.
Плюсы:
Втрое менее плотный, чем сталь, позволяет использовать большие ("толстые") трубы
Легко принимает аэродинамические формы
Даже дешевые рамы могут быть легкими
Позволяет изготовить легкую раму для крупного райдера
Не ржавеет
Минусы:
От одной трети до половины прочности лучших сталей (может сломаться)
Одна треть жесткости любой стали, требуются трубы большого диаметра
Скромная усталостная прочность
Не легко ремонтируется или восстанавливается
Большие, тонкие трубы легко повредить при аварии
Титан
Титан имеет превосходный баланс свойств для создания рам, и дает лучшую комбинацию долговечности и веса. Сплавы титана наполовину столь же жесткие как сталь, но также и вполовину менее плотные. Лучшие сплавы титана сопоставимы по прочности с самыми прочными сталями. Жесткие титановые рамы требуют труб большего диаметра, чем сопоставимые стальные рамы, но не столь большого диаметра, как алюминий. Титан - очень коррозионно стойкий, и очень легкие рамы могут быть сделаны достаточно жесткими и достаточно прочными для больших райдеров. Большинство титановых рам - из сплава 3Al/2.5V (3% алюминия/2.5% ванадия, остальное - титан), хотя все чаще используется более прочный сплав 6Al/4V (6% алюминия/4% ванадия, остальное титан).
Плюсы:
Половина плотности стали, делает самыми легкими наиболее эластичные рамы
Столь же прочный, как и большинство сталей
Не ржавеет - никакая окраска не требуется
Хорошие усталостные свойства
Позволяет изготавливать легкие рамы для крупных райдеров
Минусы:
Половина жесткости стали (также известна как излишняя гибкость)
Сложен в ремонте и обработке
Дорогой
Углепластик
Отдельные волокна углерода чрезвычайно прочны и жестки, но эти их свойства бесполезны, если волокна не выстроены в строгую структуру и не скреплены между собой сильным "клеем" (обычно эпоксидная смола). В отличие от металлов, в которых прочность и жесткость являются почти теми же самыми во всех направлениях, композиты из углеродных волокон могут производиться с более высокими прочностными и жесткостными характеристиками в тех направлениях, где это нужно (например, жесткий по сторонам и гибкий вертикально). Это - лучший материал для рам нетрадиционных форм, поскольку позволяет формоваться и настраивать свои свойства как ни один металл (путем создания многослойных конструкций с разноориентированными волокнами).
Плюсы:
С готовностью формуется в экзотические формы
Превосходная усталостная прочность
Не ржавеет
Прочность и жесткость контролируются на стадии создания рамы
Низкая плотность и высокая прочность делают возможным создание очень легких и прочных рам
Минусы:
Очень дорогой материал
"Бомба" - если изделие плохо разработано или изготовлено (слишком жесткое или слишком гибкое) - может быть "чувствительным" (склонным к поломке).
Текст: Сергей Судариков AKA Honzales .
4 материала
Большинство велосипедных рам делают из
- стали и
- алюминиевых сплавов.
Бывают еще рамы из
- углепластика и
- титановых сплавов.
Углепластик часто называют «карбоном», не утруждая себя переводом с английского: «carbon fiber». Два последних варианта – намного дороже двух первых.
Сталь
Стальные рамы – это в основном рамы из хромомолибденовой стали 4130 (по-американски, ближайший отечественный аналог – легированная конструкционная сталь 30ХМА по ГОСТ 4543). Хорошо сделанная рама из хромоникелевой стали обладает необходимой прочностью, долговечностью и относительно мало весит.
Некоторые стальные рамы, в основном детских велосипедов, изготавливают из более дешевой углеродистой стали – они такие же прочные и долговечные, но потяжелее хромомолибденовых, потому что толще.
Алюминий
Большинство велорам из алюминиевых сплавов имеют примерно такую же прочность и массу, как и близкие им по цене рамы из хромомолибденовой стали. Их повышенная жесткость хороша для езды по горам или в спринте, но не для преодоления ям и кочек. В отличие от стальных алюминиевые рамы не ржавеют. С другой стороны, рамы из алюминиевых сплавов более подвержены усталостным разрушениям и менее ремонтопригодны, чем стальные. Однако хорошо сделанная алюминиевая рама прослужит верой и правдой много лет.
Рама – главная часть велосипеда и база для крепления всех остальных его частей. Рамы современных велосипедов делают обычно из труб, которые соединяют в виде так называемого «двойного треугольника». Эту форму называют также «diamond» — кому-то она напоминает ромб и даже, может быть, алмаз. Форма рамы за более чем сто лет почти не изменилась, хотя с развитием современных технологий и материалов и появилось много новшеств. В последние пару десятилетий особенно активно искали новые материалы для рам, в том числе среди алюминиевых сплавов.
Факторы качества
Качество велосипедной рамы как конструкции определяют четыре основных фактора:
- жесткость,
- прочность,
- усталостная прочность и
Жесткость велосипедной рамы
Жесткость определяет способность конструкции упруго деформироваться: чем больше жесткость, тем меньше упругие перемещения элементов конструкции относительно друг друга. Упругие рамы смягчают удары об ямы и кочки, тогда как более жесткая рама будет передавать ездоку удары от каждой ямы и кочки. С другой стороны, более гибкая рама больше прогибается под нагрузкой, поглощая часть энергии, которая предназначена для движения вперед. Поэтому велосипедисты, которые хотят побеждать в спринте и гонках на время предпочитают жесткие рамы.
Прочность материала велосипедной рамы
Прочностные характеристики материала рамы – предел прочности и предел текучести – в нормальных условиях прямо не влияют на качество езды или ощущения от нее, но являются существенным фактором для стойкости рамы к сильному, «аварийному» удару. Прочная рама выдержит такой удар, а менее прочная – слабая — может и не выдержать.
Усталостная прочность велосипедной рамы
При нормальной езде каждый поворот педали, яма или кочка вызывают в раме небольшие циклические напряжения. Хотя эти напряжения и намного ниже предела текучести материала, за несколько сотен тысяч циклов нагружения они могут вызывать так называемые усталостные трещины и, в конечном счете, усталостное разрушение. Сопротивление материала этому типу разрушения называют . Если вы рассчитываете ездить на своем велосипеде несколько десятилетий, ваш вес выше среднего и вы редко слезаете с седла, то для вас усталостная прочность — важный фактор.
Вес велосипедной рамы
Вес , а точнее масса рамы, зависит от плотности материала и, конечно, конструкции рамы, в частности, толщины ее труб. Типичная рама весит от 1,5 до 3,0 кг, что составляет около четверти всего веса велосипеда. Впрочем, полный вес велосипеда часто в десять раз меньше, чем сам велосипедист в полном «боевом» облачении. Так что большинство велосипедистов и не заметят небольшой разницы в весе рам, если, конечно, им не придется долго карабкаться по горам на велосипеде или под ним.
Алюминиевые сплавы для велосипедных рам
6061 или 7005?
Алюминиевые велосипедные рамы изготавливают главным образом из алюминиевых сплавов:
- сплав 7005.
Некоторые другие алюминиевые сплавы, например, 7075 и 2014, более прочные, чем оба сплава 6061 и 7005, но они не мало подходят для изготовления велосипедных рам, так как их почти невозможно сваривать, по крайней мере, обычной аргонно-дуговой сваркой.
Часто считают, что алюминиевый сплав 6061 больше подходит для велосипедных рам, чем сплав 7005, хотя сплав 7005 и несколько более прочный. Прочность при растяжении сплава 7005-Т6 составляет 350 МП, а сплава 6061 – 310 МПа, предел текучести 290 и 275 МПа, соответственно.
Когда речь идет о прочности рамы в целом, то большие различия в прочности возникают из-за качества сварных швов, выбора формы труб и их толщины, а также общей конструкции рамы. На самом деле, при тех нагрузках, которым обычно подвергается велосипедная рама, различий между алюминиевыми сплавами 6061 и 7005 практически нет, поскольку напряжения, которые возникают в раме, достаточно далеки от этих предельных величин.
Алюминиевый сплав 6061
Алюминиевый сплав 6061 — полный аналог отечественного сплава АД33 по ГОСТ 4784-97 — принадлежит к серии алюминиевых сплавов 6ххх (Al-Mg-Si). Основными легирующими элементами являются:
- магний (0,8-1,2 %) и
- кремний (0,40-0,6 %),
- а также медь (0,15-0,40 %) и
- железо (до 0,7 %).
Сплав 6061 обладает довольно высокой прочностью, легко сваривается и широко применяется не только для изготовления велосипедных рам, но и в строительстве, самолетостроении, судостроении.
Как и все сплавы серии 6ххх сплав 6061 является термически упрочняемым сплавом. Термическая обработка, которая применяется для уже сваренных рам, заключается в нагреве до 530 °С, интенсивном охлаждении водой и искусственном старении при температуре около 180 °С в течение 8 часов. Алюминиевый сплав 6061 после такой обработки обозначают 6061-Т6.
Алюминиевый сплав 7005
Алюминиевый сплав 7005 принадлежит к серии алюминиевых сплавов 7ххх без легирования медью (Al-Zn-Mg). Основные легирующие элементы:
- цинк (около 4,5 %) и
- магний (около 1,4 %).
Алюминиевый Сплав 7005, также как сплав 6061, является термически упрочняемым. Однако, в отличие от сплава 6061, который требует довольно быстрой и интенсивной закалки водой при его термической обработке, для сплава 7005 в этом случае достаточно охлаждения воздухом.
Некоторые главные производители велосипедов с алюминиевыми рамами декларируют применение специальных алюминиевых сплавов или специальной обработки алюминиевых сплавов для улучшения свойств рам. Похоже, часто это скорее маркетинговые ходы, чем «прорывы» в металловедении алюминия.
Брендовые алюминиевые сплавы
AluxX and AluxXSL
Например, известная фирма Giant применяют свой, брендовый алюминиевый сплав «AluxX». При этом обычный «AluxX» — это просто алюминиевый сплав 6061, но с особой конструкций «баттинга», технологии гидроформинга и термической обработки.
Баттинг (от английского – butting) – утолщение труб критических сечениях, чаще на концах труб.Гидроформинг – формовка труб путем помещения их в специальные матрицы и закачки им внутрь воды или специального масла под высоким давлением.
Более продвинутый сплав «AluxXSL» отличается от сплава 6061 чуть большим содержанием меди.
Alpha White, Black and Red
Фирма Trek применяет бренды:
- Alpha White Aluminum и Alpha Black Aluminum — это обычный сплав 6061,
- Alpha Red Aluminum – термически упрочненный алюминиевый сплав 7075.
