Материалы рам велосипедов — выбор, характеристики и цена

Алюминий является наиболее распространенным по продаже металлом. Его легкий вес и высокий коэффициент прочности к весу делают его хорошим выбором для многих отраслей, от самолетов до фонариков .Чистый алюминий, прежде всего, проявляется в 1xxx серии деформируемых алюминиевых сплавов (марка АД0), имеет низкую прочность, но обладает высокой электропроводностью, отражательную способность и устойчивость к коррозии. По этой причине, были разработаны самые разнообразные алюминиевые сплавы.

Ниже представлены самые распространенные из них:

2011 Алюминий прутки
2024 Алюминий прутки, плиты, шина, лист, труба
5052 Алюминий листы, ленты, полосы, плиты, профили, панели, трубы, проволоки, штамповоки и поковоки
6061 алюминий  уголок, швеллер, шестигранник,  трубы, плиты, шина, профиль, лист,пруток, трубы квадратного сечения
6063 алюминий  уголок, швеллер, труба, шина, профиль
6101 алюминий шины
6262 алюминий Прутки
7075 алюминий прутки, плиты, шины, листы

2011 Алюминий Сплав 2011 является наиболее легким в механической обработке из общедоступных алюминиевых сплавов. При обработке этого сплава можно производить отличные поверхности на изделии.

Свариваемость, сила и реакция анодирования оценивается как средняя, и этот сплав не имеет высокой степень устойчивости к коррозии.

2011-T3 Алюминий
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 55000
Предел текучести, psi 43000
Бринеллю 95
Твердость по Роквеллу B60
Химический состав Алюминий (Al) 91,2 – 94,6%
Висмут (Bi) 0,2 – 0,6%
Медь (Cu) 5.0 – 6.0%
Железо (Fe) 0,7% макс
Магний (Mg) 2.1 – 2.9%
Свинец (Pb) 0,2 – 0,6%
Кремний (Si) 0,4% макс

2024 Алюминий Медь является основным легирующим элементом в 2024 (сплав Д16). Он является наиболее жестким по сравнению с большинством алюминиевых сплавов, и имеет среднюю обрабатываемость, но медь, как компонент этого сплава делает его восприимчивым к коррозии (многие пункты в этом сплаве производятся с плакированной поверхностью для защиты основного материала). Кроме того, 2024 отличается очень плохой свариваемостью.

Дюралюминий широко используется в аэрокосмической промышленности.

2024-T3 Алюминий
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 70000
Предел текучести, psi 50000
Бринеллю 120
Твердость по Роквеллу B75
Химический состав Алюминий (Al) 90,7 – 94,7%
Хром (Cr) 0,1% макс
Медь (Cu) 3.8 – 4.9%
Железо (Fe) 0,5% макс
Магний (Mg) 1.2 – 1.8%
Марганец (Mn) 0,3 – 0,9%
Кремний (Si) 0,5% макс

5052 Алюминий Сплав 5052 (АМг2) является сплавом наиболее подходящим для операций холодной и горячей  формовки, с хорошей обрабатываемостью и высокой прочности, в отличии от 1100 или 3003 сплавов. Марка Амг2 имеет очень хорошую стойкость к коррозии, и может быть легко сварена.

5052-H32 Алюминий
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 33000
Предел текучести, psi 28000
Бринеллю 60
Химический состав Алюминий (Al) 95,7 – 97,7%
Хром (Cr) 0.15 – 0.35%
Медь (Cu) 0,1% макс
Железо (Fe) 0,4% макс
Магний (Mg) 2.2 – 2.8%
Марганец (Mn) 0,1% макс
Кремний (Si) 0,25% не более

Алюминий 6061 Сплав 6061 (АД33),  наиболее часто используемый из алюминиевых сплавов. Используется во многих отраслях промышленности  благодаря своей прочности, теплопроводимостью, сравнительно легкой обработке, и свариваемостью. Если первичных свойств не достаточно, он также может быть анодированн, добавляя слой защиты для готовых деталей.

Основными примесями для сплава 6061 является магний и кремний.

6061-T6 алюминиевый
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 45000
Предел текучести, psi 40000
Бринеллю 95
Твердость по Роквеллу B60
Химический состав Алюминий (Al) 95,8 – 98,6%
Хром (Cr) 0.04 – 0.35%
Медь (Cu) 0.15 – 0.40%
Железо (Fe) 0,70%
Магний (Mg) 0,8 – 1,2%
Марганец (Mn) 0,15% не более
Кремний (Si) 0,4 – 0,8%
Цинк (Zn) 0,25%

Алюминий 6063 Сплав 6063 (АД31) часто называют архитектурным алюминием по двум причинам – первая, она имеет хорошее качество поверхности, которая является гораздо более гладкой, чем в других доступных сплавах, а во-вторых, его прочность значительно меньше (примерно половина прочность 6061), что делает его подходящим для применения, где прочность не есть основным фактором.

6063 оценивается, как хорошо поддающийся обработке, отлично подходит для анодирования, и имеет высокую коррозионную стойкость.

6063-T52 алюминий
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 27000
Предел текучести, psi 21000
Бринеллю 60
Химический состав Алюминий (Al) 97,5%, не более
Хром (Cr) 0,1% макс
Медь (Cu) 0,1% макс
Железо (Fe) 0,35%, не более
Магний (Mg) 0,45 – 0,90%
Марганец (Mn) 0,1% макс
Кремний (Si) 0,2 – 0,6%

6101 Алюминий Сплав 6101 ( АД31Е) лучше всего подходит для конструкций, связанных с умеренной прочностью и максимальной электропроводностью. Это похоже на сплав 6063, но с небольшими изменениями химии, которые увеличивают электропроводность. Хотя немного ниже в проводимости, чем сплава 1350, он предлагает большую прочность. Наиболее типичное применение является шина.

6101-T6 алюминиевый
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 32000
Предел текучести, psi 28000
Бринеллю 71
Электропроводность 57% МАКО
Химический состав Алюминий (Al) 97,6%
Хром (Cr) 0.03%
Медь (Cu) 0.10%
Железо (Fe) 0.50%
Магний (Mg) 0,35 – 0,80%
Марганец (Mn) 0,03% не более
Кремний (Si) 0,3 – 0,7%
Бор (Si) 0.06%

6262 Алюминий 6262 был разработан как алюминиевый сплав, применении для механической обработки, в частности, тех, где прочностные свойства обработанного начисто изделия относительно менее критичны, чем характеристики обрабатываемости.. Он содержит свинец и висмут. Данный сплав имеет хорошую прочность и коррозионную стойкость. Готовые изделия могут быть изготовлены с высоким уровнем полировки.

6262-T6511 Алюминиевый
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 31900
Предел текучести, psi 27600
Бринеллю 71
Химический состав Алюминий (Al) 94,6 – 97,8%
Хром (Cr) 0.04 – 0.14%
Медь (Cu) 0.15 – 0.40%
Железо (Fe) 0,7% макс
Магний (Mg) 0,8 – 1,2%
Марганец (Mn) 0.15% Макс
Висмут (Bi) 0,4 – 0,7%
Кремний (Si) 0,4 – 0,8%
Свинец (Pb) 0,4 – 0,7%

7075 Алюминий

Сплав 7075 (В95) является алюминием для самолётостроения. Основными легирующими компонентами  являются цинк и медь, которые делают его одним из самых прочных алюминиевых сплавов, которые доступны. На самом деле, его типичная прочность в Т6 выше, чем у большинства мягких сталей.

7075 также имеет средний уровень обрабатываемости, коррозионной стойкости. Имеет хорошую свариваемость.

7075-T6 алюминиевый
Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, psi 83000
Предел текучести, psi 73000
Бринеллю 150
Твердость по Роквеллу B87
Химический состав Алюминий (Al) 87.1 – 91.4%
Цинк (Zn) 5.1 – 6.1%, не более
Медь (Cu) 1.2 – 2.0%
Хром (Cr) 0.18 – 0.28%
Железо (Fe) 0,5 макс
Магний (Mg) 2.1 – 2.9%
Марганец (Mn) 0,3% макс

Алюминиевый сплав 6063 был разработан в 1930-е годы. В 1990-е годы появился его «разбавленный» вариант, алюминиевый сплав 6060.

ГОСТ Марка сплава Массовая доля элементов
Кремний Железо Медь Марганец Магний Хром Цинк Титан Алюминий
ГОСТ 4784-97после 2000г. АД31 0,20 – 0,6 0,5 0,1 0,1 0,45 – 0,9 0,10 0,2 0,15 Остальное
ГОСТ 22233-2001 АД31 0,2 — 0,6 0,35 0,10 0,10 0,45 — 0,90 0,10 0,10 0,10 Остальное
ГОСТ 22233-2001 6060 0,3 — 0,6 0,10 — 0,30 0,10 0,10 0,35 — 0,60 0,05 0,15 0,10 Остальное
ГОСТ 22233-2001 6063 0,3 — 0,6 0,15 — 0,35 0,10 0,15 0,60 — 0,90 0,05 0,15 0,10 Остальное

В результате поправок 2000 года химический состав сплава АД31 весьма значительно изменился в сторону повышения содержания примесей, то есть он стал более «грязным». Это было сделано, надо понимать, для расширения возможности применения алюминиевого лома, который всегда имеет повышенное содержание примесей.

Значительно расширились допуски в первую очередь по железу: с 0,35 до 0,5. «Безобидное», на первый взгляд, изменение максимально допустимого содержания меди и марганца с 0,10 до 0,1 % также направлено на увеличение допустимого содержания примесей. Это связано с правилами округления, которые применяются при обработке данных химического анализа сплава.

Парадокс, но в настоящее время России работают два алюминиевых сплава АД31: один – по ГОСТ 4784-97, а другой – по ГОСТ 22233-2001. Этот, второй, сплав АД31 остался почти таким же, как был в ГОСТ 4784-97 до 2000 года.

Алюминиевый сплав 6063 имеет минимальное содержание магния 0,45 %, а кремния — 0,20 %. Повышенный по сравнению со сплавом 6060 минимум магния обеспечивает несколько большую гарантированную прочность, чем у сплава 6060: в состоянии Т6 – до 215 МПа. Область применения сплава 6063 в основном та же, что и у сплава 6060.

164

Листы из сплавов АМГ6 и 1561 являются продолжением развития серии 5ХХХ, изготавливаются только в Российской Федерации по ГОСТам и ОСТам.

Химический состав этих сплавов отличается от ближайших импортных аналогов (сплав 5083 или AlMg4,5, изготавливаемый по ЕN или ASTM) большим содержанием основных легирующих элементов -Магния (Mg) и Марганца (Mn), а также введением в расплав модифицирующих добавок (тугоплавких металлов). Такая химическая композиция требует точно выдерживать технологические режимы как при производстве листов, так и при производстве изделий из них.img_0469.jpg

Листы данных сплавов, несмотря на полувековую историю, по-прежнему опережают мировые аналоги по своим потребительским качествам, а именно – высокой прочности при достаточной пластичности, свариваемости, коррозионной стойкости. Отличительной особенностью, обеспечивающей листам 1561 весомое конкурентное преимущество над листами других сплавов серии 5ХХХ, является малая потеря прочности в зоне сварного соединения, что при грамотных проектно-конструкторских решениях позволяет создавать изделия с лучшими характеристиками, чем импортные аналоги.

Область применения: Листы 1561 и АМГ6 широко применяются в производстве военной техники, в аэрокосмической отрасли (листы АМГ6), судостроении и кораблестроении (листы 1561), химической промышленности, робототехнике, транспортном машиностроении, словом, во всех областях, где требуется изготовление ответственных деталей и узлов, а также сварных конструкций, можно встретить применение листов из этих сплавов.

img_0433.jpgСтандарты: сплав АМГ6 (1560) изготавливается с химическим составом по ГОСТ 4784-97. Химический состав плакировки нормируется по ГОСТ 21631-76. Отраслевой стандарт на листы из алюминиевых сплавов для судостроения ОСТ 1.92073.82 регламентирует химический состав,  механические свойства в зависимости от состояния поставки, допустимые предельные отклонения и методы приемки листов 1561.

1299111525_preimushhestva_i_nedostatki_alyuminievyx_trub-300x300.jpg

Алюминий имеет меньшую прочность, чем хроммолибденовая сталь или титан. Однако его широко используют при производстве велосипедных рам. Самое главное преимущество алюминия перед сталью в его небольшом весе, а по сравнению с титаном он имеет низкую цену. Такая комбинация свойств алюминия позволяет изготавливать лёгкие и качественные рамы за приемлемую цену.

Для изготовления рам велосипедов как правило используют два вида алюминиевых сплавов — 7005 и 6061. Если внимательно изучить спецификации велосипедов, то в моделях велосипедов подороже встречается сплав 6061. Но, по своим характеристикам сплав 7005 прочнее. Почему большинство производителей велосипедов выбирают именно сплав 6061? В таблице для сравнения указаны характеристики различных сплавов алюминия 2014, 6061, 7005 и 7075.

Алюминиевые сплавы для рам велосипеда

2012-09-07_194648-копия-копия-2.png

Из таблицы можно увидеть, что сплав 2014 прочнее сплавов 6061 и 7005, а сплав 7075 самый крепкий. Однако выбор производителей велосипедных рам выпал именно на сплавы 6061 и 7005. Как известно, рамы велосипеда изготавливаются из алюминиевых труб путём их сваривания. Сплавы 2014 и 7075 намного хуже обрабатываются и свариваются. Поэтому и были выбраны 6061 и 7005.

Что касается различия между ними, то в сплав 7005 также трудней обрабатывается из-за большого содержания добавок. Со сплавом 6061 легче работать, а меньшая прочность перед сплавом 7005 компенсируется применением таких технологий, как двойной и тройной баттинг, стенки переменной толщины и овальное сечение труб. Это позволяет уменьшить вес рамы и повысить прочность труб.

Также читать на эту тему:

Долговечность рамы велосипеда. В процессе эксплуатации велосипеда на раму действуют нагрузки, которые многократно повторяются. Эти циклические нагрузки возникают от неровностей дорожного полотна: ямы, кочки, выбоины в асфальте и др. Когда в различных конструкциях начали использовать алюминиевые сплавы…

Гидроформинг при производстве велосипедных рам. Гидроформинг – гидравлическая формовка, в велосипедостроении применяется на протяжении нескольких лет. Очень эффективный метод придания нужной формы пластичным металлам, например алюминию, широко применяемому при производстве велосипедных рам…

Методы изготовления велосипедных рам. Чтобы соединить между собой трубы, из которых состоит рама велосипеда применяют три основных метода. Lugged construction. Высокотемпературная пайка. TIG – сварка…

Материал рамы велосипеда.  Сталь. На протяжении многих лет сталь была самым распространённым материалом из которого изготавливались рамы велосипеда. В течении почти ста лет совершенствовались технологии производства и подбирались наиболее подходящие марки стали для рамы велосипеда…

Баттинг в велосипедостроении. Нагрузки, действующие на трубы, из которых изготовлена рама велосипеда распределяются неравномерно. Максимальное значение они имеют на концах трубы, в месте их соединения друг с другом (кареточный узел, стык подседельной и верхней трубы, стык труб с рулевой колонкой), и как правило…

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий