З чого роблять рами для велосипедів?

З чого роблять рами велосипедів?

Рама – основний елемент будь-якого велосипеда. В залежності від матеріалу з якого виготовлена рама ми в кінцевому рахунку отримуємо велосипед призначений для тієї чи іншої області застосування.

Рами виготовляють з:

• заліза (низькосортної сталі);
• легованої сталі;
• алюмінієвих сплавів;
• титану;
• композитних сплавів;
• екзотичних матеріалів.

Залізні рами

З низьковуглецевої сталі роблять велосипеди для прогулянок або підробки під гірські велосипеди. Їх відмінна риса - вага. Поважаючий себе виробник не використовує такий вид матеріалу, тому маркуються такі рами іменами невідомих фірм або стилістично зміненими назвами відомих виробників. Дуже люблять проводити таку техніку китайські та індійські фірми.

Сталеві рами

Добре освоєна технологія обробки сталі дала можливість створювати практично будь-яку необхідну форму труб, забезпечити їх якісне зварювання (або паяння). Тому багато виробники дають на такі рами «довічну» гарантію.
Сталь володіє високою втомної міцністю, тобто здатна витримувати мільйони циклів навантаження. На відміну від рам виготовлених з алюмінію, які лопаються труби раптово сталь, як правило, як би попереджає про те, що збирається зруйнуватися. Спочатку з'являються тріщини, які з часом зростають і призводять до руйнування рами.
Для всіх видів стали характерна висока пружність. Цей показник в три рази більше ніж в алюмінію, і в два рази більше в порівнянні з титаном. Велика пружність в поєднанні з високою міцністю дозволяють проектувати і створювати тонкі і, в той же час, жорсткі конструкції.
Ще один плюс сталевих рам – це здатність добре гасити вібрації. На таких велосипедах вібрації не так сильно відчуваються, як наприклад на байках рами яких виготовлені з алюмінію.
Міцність, надійність і висока ремонтопридатність роблять сталеві рами незамінними в складних умовах далеких поїздок.

Алюмінієві рами

Різноманітні сплави алюмінію, на даний момент є найбільш поширеними матеріалами для виготовлення рам. Широке поширення алюмінієві рами отримали за рахунок їх низькою собівартістю, яка може досягати 25 доларів за штуку.

Переваги алюмінієвих рам:
• висока жорсткість;
• дозволять збільшити ККД велосипедиста;
• на алюмінієвих рамах легше розганятися, і вони краще «всхожи» на гірки;
• дещо менший, ніж у сталевих, вага рам;
• низька ціна.

Недоліки:
• рама добре передає трясіння на велосипедиста;
• рами накопичують втому і руйнуються «без попередження»;
• алюмінієві рами «не люблять» легких сідоків;
• термін життя у цих рам менше, ніж у сталевих.

Форми алюмінієвих труб бувають самими різними. Почасти це пов'язано з тим, що виробник прагне зробити гарну конструкцію, і тим, щоб компенсувати негативні властивості жорсткості алюмінію, не зменшуючи її міцності, і максимально знизити вагу. Так як в поперечному напрямку жорсткість, як відомо, благо. А у вертикальному зайва жорсткість - деякий шкоди. Так з'являються труби, які «вищі»: овальні або прямокутні в перерізі. Крім того, часто застосовуються S-образні, якщо дивитися зверху, задні пера. Вони дещо знижують вертикальну жорсткість і збільшують грязьовий зазор.
Останнє досягнення алюмінієвого рамостроения - гідроформовані труби. Ця технологія, яка базується на властивостях нестисливої рідини, дозволяє зробити в рамі різні виступи самої екзотичної, частіше навіть корисної форми. Раніше, щоб збільшити перетин труби, скажімо, в самому напруженому місці з'єднання з іншими трубами, використовували зварювання - до труби просто приварювали ще шматок для міцності. Сьогодні гидроформованием можна отримати єдину конструкцію необхідної форми. Це помітно підвищує надійність (немає зварних швів) рам і технологічність їх виробництва.

Титанові рами

Титан поєднує в собі переваги алюмінію і сталі — твердість і легкість. Титанові рами важать приблизно на 40% менше, ніж сталеві. Крім того, цей матеріал абсолютно стійкий проти корозії. Однак у виробництві рам велике значення має не міцність, жорсткість, а у титану вона становить лише половину від твердості сталі. Отже, титанова труба з тими ж розмірами, що і сталева, буде легше її на 40%, але зате при однаковому навантаженні вона буде прогинатися в два рази більше. Щоб надати титанової рамі достатню жорсткість, зробити її стійкою, треба збільшувати розміри труб. Приблизно так само, як і при використанні алюмінію, хороших результатів можна досягти тільки при збільшенні діаметра труб з одночасним зменшенням товщини стінок. При цьому все одно рама з титану буде легше рами сталевий майже на 20% . Існують два основних «велосипедних» сплаву, що відрізняються відсотковим вмістом алюмінію і ванадію: 3A 1/2,5 V і 6A1/4V. Останній дещо легше і міцніше, але і дорожче. До плюсів можна віднести практично повна відсутність корозії, високу міцність, відносну м'якість при їзді.
Титан, як і сталь, відмінно гасить вібрації; добре зроблена титанова рама може служити довго і вірно. Проблема якраз полягає в словах «добре зроблена». Обробка титану вимагає добре налагоджені (і точно дотримуватися) технології, які дозволять зробити раму з заданими властивостями.

Углепластиковыерамы

Вуглепластик має надзвичайно високими механічними властивостями. При питомій вазі всього в 1,76 г/см3 він у п'ять разів легше стали і навіть помітно легше алюмінію (2,7 г/см3). Крім того, різні види вуглепластика досягають жорсткості, що перевершує твердість стали в три рази, а міцності - у сім разів. І все це в поєднанні з дуже високими показниками вібростійкості.
Рами насправді роблять з армованого вуглепластика. Волокна, які розташовуються в напрямку дії майбутніх навантажень, обволікають пластиком, а всю конструкцію термічно обробляють до отримання деталі. Цікаво, що вуглепластик погано сприймає навантаження у всіх напрямках, крім тих, які збігаються з напрямком його волокон.
Карбонові рами менш довговічні, ніж сталеві, алюмінієві або титанові, але область їх застосування поступово розширюється.