對于車(chē)友們經(jīng)常提起的自行車(chē)車(chē)架，以及經(jīng)常提起、軟、硬、剛性、重量不足……等單詞，相比不是大多數人不能感受到的。因為大多數車(chē)友不是專(zhuān)業(yè)隊員、不是材料專(zhuān)家。更不能經(jīng)常換車(chē)騎，但是多數人會(huì )比較迷惑，同樣都是車(chē)架，為什么有的價(jià)值幾百元，有的價(jià)值幾千元，甚至過(guò)萬(wàn)，除了品牌因素外還有哪些因素在里面？
制作自行車(chē)的管材，通常由鋁合金、鋼、鈦、碳纖四種主材料構成，常見(jiàn)的是以鋁合金材料和鋼合金2種材質(zhì)。這里需要注意的是，純鋁和純鋼是不適合制作車(chē)架的，因為硬度太軟，通常制作車(chē)架的鋁和鋼都是我們稱(chēng)的合金材料，碳纖作為一種輕量化的材料也越來(lái)越多被專(zhuān)業(yè)運動(dòng)員所選擇。國際自行車(chē)聯(lián)盟規定，車(chē)手的賽車(chē)自重不得輕于6.8公斤，所以使用碳纖維控制在6.8公斤紅線(xiàn)以上最大程度降低單車(chē)重量是一個(gè)比較好的選擇。而鈦因為制作工藝復雜、焊接難度大并不是首選材質(zhì)，隨著(zhù)單車(chē)運動(dòng)的普及，鈦也逐漸被一些車(chē)友接受。
作為用途最廣、最大眾的鋁合金來(lái)講依然是車(chē)友的第一選擇，因此這里對鋁合金的進(jìn)行一些介紹。
鋁合金的分類(lèi)和應用領(lǐng)域通常按照數字進(jìn)行劃分，從1系到9系共有9個(gè)系別，命名以四個(gè)字的阿拉伯數字命名，例如1系中的1050，以及車(chē)友中經(jīng)常提及的到6061，從材料上來(lái)講，每個(gè)系別有不同的用途。1系為純鋁，鋁含量為99%以上，因為不含其它材料，當然價(jià)格也是便宜的。2系的鋁合金加入了3%-5%銅，相對于1系硬度提高，并且有一定的延展度，常用于航空等，在飛機蒙皮上使用的材料就是2系鋁，而3系鋁合金則加入了少含量的錳，有一定很好的成形性能，經(jīng)常用于加工食品管槽，大型儲藏罐等。4系鋁合金添加了硅元素，增加了耐熱性，可用于熱量密集處，如火花塞部位等。從5系開(kāi)始，鋁合金加入了3%-5%鎂材料，硬度有大規模的提高，延展度也高，常用于做版型材料，在我國，5系的鋁合金也用途最多，加工工藝也最為成熟。
到鋁合金6系，既然加入了硅，又加入了鎂這兩種元素，既提高了硬度。是一種很好的鍛造產(chǎn)品，而車(chē)友中常說(shuō)的6061鋁合金金，就是6系里面的典型產(chǎn)品，強度好，抗腐蝕性強。而7系鋁合金，一些用到7075鋁合金的則是添加了金屬鋅，鎂。屬于超硬合金，耐磨性也進(jìn)一步增強，但是目前7系鋁合金我國工藝不是很成熟，大多依賴(lài)進(jìn)口。
8系、9系，則比較少見(jiàn)，8系主要是一些常用的鋁箔、9系在國際上為備用領(lǐng)域，作為備用編號留給未來(lái)可能出現的無(wú)法歸到已有類(lèi)別的鋁合金使用。
鋁合金系別 | 添加材料 |
1系 | 99%純鋁,AL |
2系 | 2%-5%銅,Cu |
3系 | 1%-3%猛，Mn |
4系 | 1-5%硅，Si |
5系 | 3%-5%鎂,Mg |
6系 | 鎂,Mg,硅Si |
7系 | 鎂Mg，硅Si，鋅Zn |
因此可以知道，常用的自行車(chē)車(chē)架主要鋁合金材料由6系、7系構成，而5系也會(huì )在少量零部件上使用。
鋁合金在加工過(guò)程中，要制作成管材，不同管微量元素的含量并非一個(gè)國際標準，在生產(chǎn)工藝上、鍛造工藝上，合金比例上，各個(gè)上油品牌商都有自己的絕招在里面，并非一成不變的。這里舉一個(gè)單車(chē)意外的例子，軍事迷們都知道二戰的日本零式戰斗機是一個(gè)比較優(yōu)秀的戰斗機，在二戰初期，幾乎沒(méi)有對手。零式戰斗機的成功最大的關(guān)鍵因素就是，日本住友金屬工業(yè)公司發(fā)明了一種高強度的合金鋁，當時(shí)稱(chēng)50風(fēng)金屬，該鋁合金強度比鋼還要高，因為有了這種金屬，零式設計時(shí)就采用了很細的飛機框架，并且敢于在上面鉆孔減重，鉚釘尺寸也非常小，在能保證戰機強度的情況下大大減輕了飛機重量，從而所向披靡，如果沒(méi)有住友金屬的這種鋁合金，零式是根本生產(chǎn)不出來(lái)的。由此可見(jiàn)，都是鋁合金材料，加工工藝、以及微量元素的多少以及鍛造工藝都是各個(gè)上油工廠(chǎng)的秘方，就像可口可樂(lè )神秘秘方一樣，普通人永遠不會(huì )知道。
（圖片：零式戰斗機，因采用了一種超高強度的鋁合金金屬材料，在二戰初期，幾乎沒(méi)有對手）
我們通常購買(mǎi)的成品車(chē)或者DIY車(chē)架多數是由6061鋁合金和7005鋁合金做成的，部分車(chē)架制造商會(huì )在車(chē)架上標注改車(chē)架采用何種型材。
（圖為Mosso 品牌7005型材制造的車(chē)架在顯著(zhù)位置標有，7005字樣）
（閃電M5車(chē)架）
圖為閃電M5車(chē)架，在車(chē)架五通處，標明車(chē)架使用了鋅、硅、鎂、銅、鋁5不同的元素在里面。因此，閃電的車(chē)架價(jià)格也比較貴，也是中高端車(chē)架的代表作之一。
管材處理技術(shù)：
從上面知道，車(chē)架的型材無(wú)非大多數6系中的6001或者7系中的7005，在排除各個(gè)廠(chǎng)商的“神秘配方“以及加工工藝外，那么為什么同樣的材料的車(chē)架為什么價(jià)格會(huì )有差別，同樣適用一個(gè)材質(zhì)的車(chē)架為什么重量也有很大的差別。答案就是管材的二次處理和焊接處理。
我們通常所稱(chēng)的車(chē)架很輕，這個(gè)輕不是由鋁合金材質(zhì)決定的，輕的前提是要保證強度的情況下盡可能的減輕重量。車(chē)架上常用的一種工藝是抽管，抽管是一種工藝手段，在不影響強度前提下，讓管壁變薄，減輕重量，通常所謂的“兩抽、三抽”就是讓一個(gè)管內有不同厚度、通過(guò)抽管可以讓車(chē)架達到二段或者三段不同厚度。使用一些中高端車(chē)架的朋友，可以觀(guān)察下自己的車(chē)架，以TFS車(chē)架為例，用手指彈上管、下管、立管，三個(gè)地方的響聲是不同的。下管和立管聲音很脆，而上管聲音相對較悶。三角形穩定原理決定了在不受力的地方可以用更薄的管材，在受力的地方應該加強。
液壓成形技術(shù)：
抽管在一方面減輕了車(chē)架的重量，但是同樣強度也有所下降，因此為了提高車(chē)架強度，現在大部分車(chē)架都會(huì )使用液壓成形這一技術(shù)，讓圓形的車(chē)架管材改變原有形狀，因為鋁的金屬延展度較差。因此，液壓成形這項技術(shù)在鋁合金管材上使用最為恰巧不過(guò)了。通過(guò)液壓成形，讓圓管成為異型管，制造出蛋形、類(lèi)三角形等異型管都可以增強車(chē)架的強度，一些中高端的車(chē)架上經(jīng)常會(huì )用到液壓成形。在后叉、下管上最為經(jīng)常見(jiàn)到。
因此，車(chē)友稱(chēng)之為的車(chē)架很硬、騎起來(lái)很硬朗、甚至過(guò)彎時(shí)有減震效果多半是由于抽管和液壓形成以及部分關(guān)鍵技術(shù)決定的。
（圖為美利達車(chē)架，采用液壓成形和抽管技術(shù)）
車(chē)架的焊接處理
對于鋁合金來(lái)講，焊接處理通常為氬弧焊，因為焊接出來(lái)的接縫出類(lèi)似于魚(yú)鱗，通常也有成為魚(yú)鱗焊，對于鋁合金焊接，在處理上通常有一個(gè)難度，就是金屬鋁遇到氧氣很容易氧化，很容易形成氧化鋁，為焊接帶來(lái)很大的困難，很容易產(chǎn)生焊渣，在焊接中產(chǎn)生氣泡，生成氣孔。因此在焊接中必須去除這層氧化鋁，所以焊接的好壞是決定車(chē)架是否成為安全技術(shù)唯一指標。氬弧焊正是利用氦氣和氦氮混合氣體在焊接的時(shí)候對焊點(diǎn)做到保護，去除氧氣達到焊接的目的。至于一些TIG焊法、銅焊，通常用于鋼架、鈦架焊接，這一點(diǎn)會(huì )在以后進(jìn)行說(shuō)明。對新出現的一種焊接模式叫做”平焊“，在車(chē)架上看不到焊接的痕跡，其實(shí)這并不是一種焊接方式，依然采用的是氬弧焊，只不過(guò)在焊接后對焊縫進(jìn)行了打磨處理，讓焊縫看起來(lái)更為平滑，符合審美觀(guān)，當然還必須是在保證安全的前提下。這里也提醒下車(chē)友們不要采購一些看起來(lái)沒(méi)有牌子、價(jià)格很便宜的車(chē)架，因為焊接是決定車(chē)架的重要因素，一些知名工廠(chǎng)會(huì )有良好的QA、QC進(jìn)行把控，甚至使用X光機對焊接地方進(jìn)行檢測，看焊接過(guò)程中是會(huì )否出現氣泡、出現虛焊等。而一些不知名的牌子、價(jià)格很便宜的車(chē)架多是些三無(wú)產(chǎn)品或者是一些假冒偽劣產(chǎn)品。在使用過(guò)程匯中很可能會(huì )出現意外事故。
（鋁合金氬弧焊局部圖，類(lèi)似于魚(yú)鱗，也被稱(chēng)為魚(yú)鱗焊）
（平焊局部圖，看起來(lái)更平滑）
（并不是所有的魚(yú)鱗焊都很難看，也有與車(chē)架相得益彰的）
除了管材的選擇、加工工藝的選擇、車(chē)架生產(chǎn)過(guò)程中還有幾何角度、液壓成形角度、甚至一些專(zhuān)利技術(shù)在里面。當然對于車(chē)友們來(lái)講，了解這些專(zhuān)利可能會(huì )很枯燥，本篇文章僅僅作為科普知識讓廣大車(chē)友對自己的車(chē)架和金屬管材有一定的了解。
聯(lián)系客服
