מהם היתרונות והחסרונות של שלדת אופניים טיטניום בהשוואה למסגרות אחרות?

נכון לעכשיו, פלדה היא החומר הנפוץ והשימוש הארוך ביותר בתעשיית ייצור האופניים. הטכנולוגיה של מסגרות פלדה די בוגרת. באמצעות אופטימיזציה של הרכב, תהליך טיפול בחום מתקדם וטכנולוגיית עיבוד, דופן הצינור של צינור הפלדה יכול להגיע לעובי האידיאלי תחת הנחת היסוד של הבטחת ביצועים. היתרונות של מסגרות פלדה הם (1) ביצועי עיבוד טובים וטכנולוגיה בוגרת. מסגרת הפלדה היא המסגרת בעלת ההיסטוריה הארוכה ביותר של מחקר, והטכנולוגיה שלה בכל ההיבטים טובה יותר מחומרים אחרים. לכן, יש מעט קשיים יחסית בתכנון וייצור. (2) ביצועי ריתוך טובים. בהשוואה לטיטניום, אלומיניום וחומרי סגסוגת קלה אחרים, לריתוך פלדה יש ​​דרישות נמוכות יחסית לאווירת הגנה. לאחר הריתוך, לרוב מיותר לבטל את הפגמים בתהליך הריתוך באמצעות טיפול בחום, מה שמפחית את ההשקעה בציוד. (3) ביצועי בלימת זעזועים טובים. (4) יתרון במחיר: בהשוואה לחומרים אחרים, לחומרי פלדה יש ​​יתרון עלות בלתי מעורער במונחים של כמות יצרן, כמות מוצר, טכנולוגיית עיבוד וטווח יישומים. חסרונות של מסגרת פלדה: (1) קל להחליד. צינור הפלדה עם הקיר הדק משמש ביישום הנוכחי. אם הטיפול נגד קורוזיה משטח לא יוחל, הקורוזיה תהיה קטנה בזמן, וגם ההשפעה על המאפיינים המכניים של המסגרת תהיה גדולה מאוד. לכן, יש לשקול את הטיפול נגד קורוזיה של מסגרת הפלדה לפני המסירה. (2) עייפות מתכת הנגרמת מריכוז מתח. השפעתו של גורם זה טמונה בעיקר באזור הריתוך המושפע מחום. הלחץ השיורי והפרדת הרכיבים שנוצרו במהלך תהליך הריתוך ישפיעו על התכונות המכניות של החומר במידה מסוימת; בנוסף, אם זיהומים נכנסים לריתוך במהלך הריתוך, ריכוז הלחץ יתרחש סביב הזיהומים. (3) משקל מסגרת. למרות שמשקל מסגרת הפלדה יורד ועובי דופן צינור הפלדה המשמש כמסגרת כמעט מגיע לגבול, עדיין יש פער מסוים בין מסגרת הפלדה לכמה מסגרות קלות (במיוחד מסגרות סיבי פחמן) ביישום שדה.

לאלומיניום עצמו יש את היתרונות של צפיפות נמוכה, פלסטיות טובה, עמידות בפני קורוזיה וכן הלאה. לאחר סגסוגת עם מתכות אחרות, התכונות המכניות ישתפרו משמעותית. רוב סגסוגות האלומיניום המשמשות באופניים הן סדרות 6000 (Al-Mg-Si) ו-7000 סדרות (Al-Zn-Mg-Cu). חומרי אלומיניום מחוממים בדרך כלל לפני השימוש כדי לשפר את הביצועים שלהם כדי לענות על הצרכים של יישומים מעשיים. יתרונות של מסגרת מסגסוגת אלומיניום: (1) ניתן להפוך אותה למסגרת קלה. (2) עמידות טובה בפני קורוזיה בסביבות אטמוספריות. האלומיניום עצמו הוא מתכת שנאספת בקלות. הוא יתחמצן מיד כאשר הוא מונח באוויר ויוצר סרט תחמוצת דק מאוד. עם זאת, כאשר שכבה זו של סרט תחמוצת מצטברת במידה מסוימת, היא תגן על הגוף מפני קורוזיה נוספת. חסרונות של מסגרת סגסוגת אלומיניום: (1) מודול האלסטי והקשיחות של האלומיניום נמוכים. בדרך כלל, שיטות כמו הגדלת הקוטר החיצוני של הצינור, שימוש בצינור שטוח או ביצוע טיפול בחום בצינור האלומיניום מאומצות כדי למזער את ההשפעה של מודול אלסטי נמוך יותר על ביצועי המסגרת ולהסתגל לשינוי המתח. במהלך השימוש. (2) נדרש טיפול בחום. רוב סגסוגות האלומיניום חייבות לעבור טיפול בחום לפני השימוש (למעט צינור סגסוגת אלומיניום 7075), אחרת, החוזק קשה לעמוד בדרישות, ורכישת ציוד לטיפול בחום תוביל לעלייה בעלות הייצור במידה מסוימת.

חומר CFRP פירושו שסיבי פחמן מתווספים למטריצת השרף כשלב חיזוק ליצירת קומפוזיט. בשל האניזוטרופיה של סיבי פחמן, יש להתייחס לסידור ולכיוון החפיפה של סיבי פחמן במהלך התהליך המרוכב. בהשוואה לחומרים אחרים, לחומרים מרוכבים של סיבי פחמן יש את היתרונות הבאים: (1) חוזק גבוה וקל משקל. חוזק המתיחה של סיבי פחמן גבוה מזה של פלדה, אך צפיפות החומר המרוכב נמוכה בהרבה מזו של סגסוגת אלומיניום. מאפיינים כאלה צפויים ללא ספק הן על ידי היצרנים והן על ידי המשתמשים. (2) בלימת זעזועים טובה. עם הביצועים המצוינים של ספיגת פגיעות, ניתן להשתמש בו לייצור אופניים ללא בולמי זעזועים. (3) דפוס אינטגרלי. שיטת הגיבוש הבסיסית של מסגרת CFRP היא לשפוך את השרף לתוך התבנית המרוצפת בסיבי פחמן לצורך גיבוש אינטגרלי, כך שהחיבור בין המסגרות אינו נחשב. חסרונות של מסגרת סיבי פחמן: (1) חישוב מתח מורכב. חוזק הגזירה של סיבי פחמן אינו טוב במיוחד. לכן, יש לבצע חישובי מתח מורכבים במהלך העיבוד, ולסדר את סיבי הפחמן בהתאם לתוצאות על מנת לקבל שילוב טוב של תכונות. (2) לא ניתן לשנות את הגודל לאחר עיבוד ודפוס, וניתן לייצר רק את הדגם המתאים של התבנית. בכל פעם שמפתחים דגם חדש, יש לעצב ולייצר תבנית נוספת. (3) הזדקנות מטריצת השרף. (4) המחיר גבוה.

סגסוגת טיטניום היא חומר בעל ביצועים גבוהים המשמש במוצרי תעופה וחלל ובעל תכונות חומר מתכת מצוינות. כיום הוא מוכר בעולם כחומר המתקדם והאידיאלי ביותר לייצור אופניים ברמה גבוהה למטרות ספורט ופנאי שונות. המאפיינים הבולטים של סגסוגת טיטניום הם קל משקל, חוזק גבוה, גמישות טובה, עמידות בפני פגיעות, ביצועי עייפות טובים, עמידות בפני קורוזיה ולעולם לא חלודה. אופניים, במיוחד מכוניות מירוץ, דורשים משקל קל, קשיחות טובה וביצועי השפעה טובים. משקל קל יכול לשפר את המהירות ולהפחית את הצריכה הפיזית במהלך ספורט למרחקים ארוכים; מסגרת האופניים עם קשיחות טובה תורמת להמרת הכוח המניע ומשפרת את ביצועי הטיפול; שלדת האופניים עם ספיגת פגיעות טובה יכולה להפחית טוב יותר את הפגיעה מהכביש, ובכך להפחית את עייפות הנהג. יתרונות של מסגרת טיטניום: (1) צפיפות נמוכה וחוזק ספציפי גבוה. המשקל של סגסוגת טיטניום הוא רק 50 אחוז מזה של פלדה, ויחס החוזק-משקל שלה גבוה ב-28.4 אחוזים מזה של פלדת כרום-מוליבדן. מגבלת העייפות של סגסוגת טיטניום היא פי שניים מזו של פלדה, ולא ניתן להשוות אופניים מסגסוגת אלומיניום למסגרות אופניים מסגסוגת טיטניום מבחינה זו לאחר זמן רב של שימוש. כחומר מסגסוגת טיטניום בעל חוזק גבוה וצפיפות נמוכה המיושם על מסגרות אופניים, הוא לא רק יהפוך את מסגרות האופניים לקלות וחזקות, אלא גם יהפוך את מסגרות האופניים לעמידות יותר. (2) אין חלודה. טיטניום לא יתכלה בסביבה הכללית, ולכן כאשר הוא משמש כחומר מבני, אין צורך בטיפול נוסף נגד קורוזיה.