钢管编织车架的优点和缺点

车架的主要原料及分别： \x0d\x0a无论是摇篮式车架或双翼梁车架或是两者混合的新型车架，在用料上都可分成两大类：铝合金及钢管。\x0d\x0a\x0d\x0a 人人都爱的铝合金车架\x0d\x0a\x0d\x0a铝材本身是比较软，韧度及强度亦较低，不适合作工程用金属。但铝材比较轻身，及高度抗氧化的防锈特性。因此，为改善铝材较差的强度，必须混入其他金属制成合金才能够作车架之材料，一般被称为飞机铝(飞机机身同样使用铝合金为材)。\x0d\x0a\x0d\x0a铝合金之优点在于轻巧，高抗氧化能力，可塑性高，能于冷工(ColdWork)下塑型及加工，轻微变形车架容易拉回原状。但铝合金同样有其缺点。铝合金会有一种大部分金属的问题，便是金属疲劳。除此之外，因硬度较低，抗磨性不佳，部件较易磨损，不适合用于经常活动之部份。\x0d\x0a\x0d\x0a 因为铝合金硬度不足问题及金属疲劳特性，在铝合金车架某些部份上必须在表面加工(铝合金车架不平滑如磨沙般既表面便是其加工结果)，令表面有WorkHarden之情况，因此提高表面之硬度及产生表面横向压力以防止车架出现裂痕。\x0d\x0a\x0d\x0a 铝合金车架多数以注模(DieCast)制造，存在模具成本。由于有工序上及模具之需要，因此，一般铝合金车架造价较高，所以需然铝合金车架比较轻，但一般不会应用在平价或低性能的车种中使用，以免提高售价或造成浪费。以前铝合金车架只会跑车身上出现，但近年在高性能的街车、专业的爬山车甚至乎是高性能绵羊都有采用铝合金车架。\x0d\x0a\x0d\x0aYamaha摩托车在制造第三代Delta-Box车架时，采用了一种名为ControledFillingAllyDie-castingTechnology铝合金计算机印模锻造技术制造。\x0d\x0a\x0d\x0a该技术能制造更复杂的外型，并同时准确地控制车架的厚度，让受力支点厚一点。最重要是能有效减少气泡形成，利用计算机感应器控制模件内不同部份的吸力，让铝合金更准确和更快速地被注入模具内，令注模时间可以缩短了五倍之多。\x0d\x0a\x0d\x0a 所以温度控制更佳，令制成品的密度和刚性都得到改善，令新车架的横向刚性增强但重量却减轻。此外车架的焊接点也可以大幅减少。\x0d\x0a\x0d\x0a普遍被人轻视的钢管车架\x0d\x0a\x0d\x0a钢材同样是合金，主要由铁(Iron)做成，加入炭Carbon，铬Chromium，镍Nickel，钒Vanadium，磷Phosphorus，镁Manganese等等其他元素制成。\x0d\x0a\x0d\x0a由于钢材由小型炭原子及大型铁原子所合成，所以钢材有一种名为Cottrelllocking的效果，使钢材没有一般金属存在的金属疲劳现象。\x0d\x0a\x0d\x0a 但有利必有弊，Cottrelllocking会导致金属难以冷工加工，所以钢材塑型多数会加热后才加工(Hotwork)。钢材Hotwork还有其他好处，如红热钢材快速冷却(Quenching)会使钢材有纤维性结构，令纲材更加坚韧。\x0d\x0a\x0d\x0a 钢材的抗氧化力亦算高，但不及铝合金，因此，此类车架一般都会有漆油保护，防止氧化。因硬度较高，抗磨性佳，除车身外，引擎及波子盘等经常转动的地方都会用上钢材。\x0d\x0a\x0d\x0a钢管车架在外观上不及铝合金车架粗壮，也较为普遍，所以予人一种过时老土的感觉。其实钢管车架无论在硬度，韧度及强度都比较铝合金优异。\x0d\x0a\x0d\x0a意大利摩托车之皇Ducati的作品，包括登上世界竞赛颁奖台的超级跑车和最新的型号，都是一直使用捆杆式圆管车架。\x0d\x0a\x0d\x0a 钢材缺点是材料本身十分之重，材料本身价钱比铝合金贵，不过因为刚性高，可减少用料，及车架工序简单，车架成本因此反比铝合金更便宜。 \x0d\x0a\x0d\x0a摩托车的钢管车架，一般都是使用已成形的钢管，经加热后再拉出所需形状，然后再利用烧焊方法制成最后的车架。相比起注模式的铝合金车架，制造钢管车架所需的工序比较简单，所需要的注模规模比较小型，不像生产铝合金车架需要有大型注模的昂贵模具。所以钢管车架，在平价及低性能车种中被普遍采用。

从承载角度看，钢管最好，抗挠曲性能最佳，同时重量最轻。

但是在车架加工制造过程曲面中会有一些不便，而且如果有焊接工艺的话，表面焊接节点相贯线复杂。除锈比较困难，没做好的话，将来防腐性能可能出问题。

一般市场上出现的车架主要有钢，铝合金，钛合金，碳纤维。以下是由我整理关于车架基本知识的内容，提供给大家参考和了解，希望大家喜欢!

车架基本知识——车架的材料

要了解这些材料的特性，就有必要知道一些基本的概念和参数

1.强度(STRENGTH)。假设挂在金属棒另一端的重量，重到足以使金属棒产生永久的变形，也就是说，当移开重物时，金属棒仍然呈现弯曲，无法完全回复原状，即所谓的降伏(yield)。使材料达到降伏的力量因材料不同而不同，这就是所谓的强度。强度和车架的耐用度相关但和骑乘品质无关。强度(strength)由材料的降伏强度(yieldstrength)决定。降伏强度和车架管材的品质、热处理制程及合金成份(某些品牌型式)有相当大的关系。

2. 刚性 (STIFFNESS)假设一根金属棒的一端固定在夹具上，另一端加上一定的重量使得这根金属棒暂时弯曲，当把那个重物移开时，金属棒立即回复原来的型状。同样的重量加诸于不同材料时，会产生不同的弯曲程度，这就是刚性。刚性影响车架的骑乘品质，因为车架最怕在正常骑乘时发生变型。刚性决定于材料的弹性系数，而相当重要的是弹性系数和金属的品质及其合金的成份无关。举例来说，所有种类的钢，基本上具有相同的弹性系数。

3.重量(WEIGHT)除了强度和刚性之外，重量也是一个议题。和刚性一样，重量受到材料合金成份的影响相当轻微。即便你的车架贴着"LiteSteel TM"(轻量化钢材)，事实上，所有的钢材几乎具有相等的重量。

以下就是我们常见的几种材料的一些特性

弹性系数(刚性) 强度 (降伏点 ) 重量(千克/立方米)

钢材 30 46---162 7800---8200

铝合金 10-11 11-59(4-22退火后) 2700—3200

钛合金 15-16.5　40-120　4500—4700

要注意，刚性和重量和材料的品质、热处理或合金成份无关。举例来说，所有的车用钢管，从大卖场的廉价单车到价值数千美元的单车都有相同的弹性系数30，以及490的重量。

由上表中我们可以看出，我们用这几种材料做车架，在管材的形状和厚度相同的情况下，铝制车架的刚性只有钢制车架的三分之一，钛制车架也只有钢制车架的二分之一的钢性。也就是说，钢的车架是最结实的。当然实际情况下没有人会这样做车架，所以这个结论也就是不客观的了。

铝架的优点

铝作为一种在运动自行车上使用最广泛的材料，最大的优点就是他的重量。铝的刚性和强度都很低，但是铝可以通过增加单位体积上的材料来弥补这一缺憾，而重量仍然不大。另外相对于其他的运动自行车的高级材料，铝的价格很低。

目前使用在高档铝架上的铝材(6000系列、7000系列)都是运用在航天方面的高级铝材。和一般的普通铝材相比，这些铝材无论是在强度还是刚性上都有显著的提高。而且厂家为了保证强度，都采取了使用较粗的管材、增大横截面积的做法，所以大多数的铝车架看起来都很粗犷。

铝长时间使用外观不怎么变化。铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢?原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈，形成致密的氧化膜(三氧化二铝)。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)

铝架的缺点

1. 铝的金属疲劳性很差，为了说明这一点，我们看下面的几幅图。

我们可以很明显的看到，铝的可乐罐很轻易的就被捏出了口子，而钢的水果罐头则安然无恙。铝材做的自行车架的致命弱点就是骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，这也就是为什么在专业的使用强度下一个铝架只能支持2-3年的原因。

2.铝没有弹性，无法吸收骑行的震动。用铝材制作的硬尾车架会把绝大多数的震动直接传递到骑手的身体上。这就使铝车架坐起来相当的颠簸，乘骑的舒适感很差。

由于铝的这两个缺陷，使得它不适合做一般的硬尾车架。但是竞赛的XC越野车架大多数使用铝合金，这是因为铝的重量可以做到很轻，而通过热处理和抽管技术也可以获得很大的强度，这就使得铝车架的竞赛性能很好(竞赛性能当然不会考虑选手的舒适程度和产品的使用寿命了)。

而全减震车就没有这些顾忌了。由于拥有完全独立的减震结构用于吸收震动，并加上更为厚实和柔软的把胶和坐垫，铝没有弹性的缺点被完全的中和掉了。另外，铝较轻的质量使得它可以作成更大的截管面积，并在需要强度的地方进行局部的补强。所以说，铝是比较成熟而可靠的材料，并且在制作全减震车架的时候更有优势。

钢架的优点

钢是一种历史悠久的材料，从最普通的民用自行车到高端的竞赛级车辆，都或多或少的使用着钢材。除了冶炼技术的完善之外，钢也有 其它 材料所不能代替的优点：

1. 加工性能好，铬钼钢是历史最悠久的自行车素材，对它的研究时间也最长，因此它的加工技术已经发展到一个相当稳定的程度。

2. 强度大，从上文中我们可以看出相同体积下的钢材的强度远远大于铝合金和钛合金，因此合格的钢架的强度都可以让人放心。

3.乘骑感舒适，钢是一种具有良好的弹性的金属，用钢制作的车架，可以吸收骑行过程中所带来的震动。因此钢架不会向铝架那样让人感觉不舒服，特别适合用来做旅行车架。

4.钢的金属疲劳性要比铝强的多(从上文中的实验我们就可以看出来了)，所以在相同的使用条件下，钢架的寿命也会比铝架长得多。

钢架的缺点

1.重量，在极度追求器材轻量化的今天，钢7。8/立方厘米的质量让所有人对他望而却步。虽然可以使用轻量化的钢材，并且用抽管技术把管壁抽得极薄，可是还是很难把钢架的重量减到1600克以下。而很多铝架的重量只有1400克左右。这也就是在竞赛级别的车架中很少看见钢架的缘故。

两者各有各的好。

一般来说，钢管车架比较耐用，承载能力较强，适合用于重型自行车和山地车等。

钢管编织车架比较轻便、耐用，车架强度适中，适合一些城市通勤自行车和舒适型自行车等。

对于车架来说，三分材料七分工艺，所以就先介绍管材钢架的管材按照我们通常所知道的世界上最为著名的两家公司，一个是意大利哥伦布（Columbus），另一个是英国雷诺（Reynolds），两大品牌都曾经有最为津津乐道的经典型号管材： 1、Columbus SLX 2、Reynolds 531 在自行车管材之上一般都是高碳钢（HI-TEN）和铬钼钢（CR-MO），高碳钢比重高，一般用于民用自行车，而铬钼钢可进行抽管加工、韧性好、强度高，所以多用于运动类自行车，当然铬钼钢也是有很多种类，也会根据添加的材料不同而会有不同的，比如：镍、钒等等，使得其成为真正的合金钢材，在重量之上，刚才主要是依靠抽管来实现的，也就是说根据管材的承受力大小不同，而改变它的厚度，也就是管壁薄厚。一般有双抽（Double Butted）和三抽（Thriple Butted），目前，世界最薄管壁可以抽到0.2毫米。 管材的各项指标，每家公司都会有相应的说明，不同系列特性也是不同的，比如雷诺的853是属于超硬的钢管了，但是在制造车架的时候，后三角都会使用比853相对“软一些”的，可以改善车架的骑乘舒适性能，例如美国的True Temper。 现在的管材都有一个很好的焊接特性曲线，过去的管材在焊接之后，整体性能会下降，尤其是硬度，而现在的呢，则在铜焊、氩弧焊之后，硬度反而提高，所以现在就鲜有低温银焊这个工艺了，因为在过去低温银焊可以保证管材的硬度不会流失很多。 从现在的管材焊接来说，分为套管焊接（LUG）和氩弧焊接（TIG），从现今来说，采用氩弧焊接的有很多，因为它简单、方便、工艺实现容易，而套管焊接会使得车架变重，而且焊接工艺、调整等都相对复杂，使用的是铜焊。

设计车架大概要考虑三个因素：一是强度，二是轻量，三是美观。

铝合金是目前市场上使用最普遍的材质，优点在于重量轻、短时间的硬度和刚性表现最佳、塑形加工容易、不会生锈，要轻可以把管材抽得极薄，要强也可利用cnc模具切削做出夸张的外型和惊人的强度。缺点是几乎没有弹性可言、会累积金属疲劳，也由于其灵敏轻巧、高刚性的特性，因此很容易传达地面的振动，造成骑乘舒适性不佳。

钢材是使用在自行车上最久的车架材质，主要优点包括长时间骑乘的刚性佳、管材有弹性（吸震）、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要热处理，因此成本与价格相对较低。缺点则是重量过重，保养不当容易生锈，管材塑形较不易且有金属疲劳的问题。

一般都是冷拔钢管或者是冷轧钢管，材质以Q235、Q195为多，重要的部分有的会用20#，因为要保证焊接性，不可能用45# 的。。。Q345都很少用。。。 现在高端的车有用铝合金、镁合金和碳纤维的

2.5mm。厚实的双摇篮车架，是巡航车必备，能提供优良的纵向稳定性，管壁厚度2.5mm，是一个合适的厚度。国内很多通路车的菱形跨接车架都是采用的2mm的管壁厚度钢管，而一些大排量车型采用的钢管车架大多采用3mm管壁的厚度，