一、鋁合金車架的優點
①可以制作重量輕的車架
鋁的比重輕但不夠硬,為了增強強度把它制成合金并施予熱處理。熱處理采用時效析出增強法,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,若沒有經過這個程序的車架,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材料來制造。T6標志表示經過熱處理、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標志的自行車零件(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合金也常用來制造車架,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加工制成薄料。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么變化
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。為什么不生銹呢?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,騎這種材料制造的自行車時,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制作(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制作車架,到底長時間使用后強度變化將是如何呢!Dedacciai公司制作的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。根據公開的數據,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。
二、鋁合金車架的缺點
鋁是彈性率及剛性低的材料。因此采用粗的管道,或者改變形狀如cross-over管、padded管等。
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。
三、鈦、鈦合金(Ti,Ti-Al-V)及其優點
①可以制作輕量而強度大的車架
純鈦金屬的強度更高。在鈦金屬中添加鋁和釩,彈性更高(和鋁比較),也有利于設計。
②不生銹
鈦在一般的環境下幾乎不會被腐蝕。但是它有另一種腐蝕現象即異種金屬腐蝕。例如,不同種類的合金接合在一起時,成為電極狀態,電位差使局部通電引起腐蝕。對此現象采取的措施是用脂膏等來絕緣(混有金屬粉末的脂膏,如商品名:Ti Plepu等)。這種金屬粉末防止脂膏流失,即使流失后也用來防止緊密接觸。這種金屬粉末有導電性也不要緊,接觸后被較小的荷重破壞掉。這種現象稱為“粘住”,它和“烘焙”是不同的。
“粘住、咬合”:金屬之間通過腐蝕來接合的現象。
“烘焙接合”:加工金屬時所產生的熱量來溶融接合。
③騎感好
鈦也用在避震器的彈簧上。現在用鈦制成的車架適合于長時間的騎行。有些車手酷愛鈦制車架,認為騎感極佳。但是個人各異,有人和鉻鉬鋼比較后認為,鉻鉬鋼的車架沖擊吸收性比鈦車架好,騎感也比鈦車架好(這和鉻鉬鋼車架的形狀以及用薄的管的結果應力得到增大也有關)。假若鈦管的加工技術得到進一步改進,也許會有和鉻鉬鋼同樣的騎感。
有些鈦制車架使人感到搖擺,這也許是使用plane管(沒有加padded的,厚薄不能變化的管)有關。或者雖使用高強度的鈦合金,但沒有用薄的管等也有關系。
四、鈦合金車架的缺點
①價格高
鈦在自然界以二氧化鈦的形態存在,提練及加工過程復雜,技術要求高,并花時間因此成本高。再有溶接加工極為困難,因為鈦和氧的親和力極強,和空氣接觸后馬上變成二氧化鈦,而二氧化鈦硬而脆,該部分的強度會不斷下降。因此用惰性氣體小心焊接。通常所說的Tig焊接是:(Tig:鎢、惰性氣體的略語)用鎢電極及氬氣體進行弧焊接。鈦的焊接必需隔絕空氣下進行。由于以上原因鈦車架價格很貴。
近來有些鋁合金車架比鈦合金車架價格貴,這說明鈦合金車架的價格下降了。其因是冷戰結束后軍費縮小,鈦的用量少了;優秀的技術員開始用鈦來制作車架;制作鈦車架的成本降低等原因。