Лучше алюминиевая рама велосипеда

Какая рама для велосипеда лучше из алюминия или стали?

Алюминиевые рамы

Большинство современных велосипедов оснащаются именно алюминиевой рамой. Конечно же используется не чистый алюминий, а разные сплавы с ним. Такие рамы получаются относительно недорогими, они легче, например, стальных рам и одно из их важнейших свойств — это жесткость. Жесткость нужна для хорошей управляемости. Например, в спортивных велосипедах для таких дисциплин как кросс-кантри или шоссе жесткость играет определяющую роль, так как чем больше жесткость, тем больше КПД велосипедиста. Существуют разные сплавы для создания алюминиевых рам. У каждого сплава есть свой четырехзначный номер. Самыми распространенные сейчас являются сплавы 7005 и 6061.

7005 более прочный, он лучше сопротивляется ударам и у него лучше коррозийная устойчивость, однако с этим сплавом тяжелее работать. Поэтому рама из сплава 6061 будет дешевле в производстве, но будет чуть менее прочной. Соответственно на более дорогих моделях стоит рама из сплава 7005. Но не стоит на этом зацикливаться, если вы не профессиональный велосипедист, то разницу вы не найдете, а запаса прочности хватит и у рамы со сплавом 6061.

Несомненный плюс алюминия — это то, что при его использовании можно делать разную толщину труб рамы в разных местах. Такая технология называется баттингом. Баттинг позволяет сделать максимально тонкими трубы в тех местах, где нагрузка на раму минимальна, тем самым снизив ее вес. И, наоборот, там, где нужна максимальная прочность, раму утолщают. Баттинг позволяет сделать велосипед максимально прочным и легких. Легкость велосипеда — это очень важный показатель даже для непрофессионального использования.

Стальные рамы

Еще совсем недавно стальные рамы были самыми популярными и их ставили на подавляющее число велосипедов. Однако сейчас такие рамы ставят на самые дешевые модели. За столетнюю историю выпуска этих рам, их производство было доведено до совершенства. Однако на смену им пришли более современные алюминиевые рамы, о которых было упомянуто выше.

Рамы из стали — это тоже сплавы. Для таких рам используют в основном легированную сталь из хром-молибдена, сплавы маркировки CrMo 4130 или 30ХМА.

Стальные рамы получаются очень крепкими и упругими, благодаря этому велосипед слегка пружинит, даже не имея амортизаторов. Такое поведение будет уместно для прогулочных городских велосипедов. Но для спорта они не подходят, так как эта же самая упругость плохо сказывается на управляемости, а для профессионалов это критично. Большим плюсом стальных рам является ремонтопригодность. Если даже вы умудритесь сломать такую раму, то ее можно без труда заварить собственными силами или в первой попавшийся мастерской.

К недостаткам отнесем большой их большой вес и подверженность к ржавчине. Такие рамы нужно постоянно подкрашивать в местах скола эмали, иначе коррозия очень быстро уничтожит велосипед. Также из-за свойств материала невозможно применять баттинг и гидроформинг (придание любой формы раме, например из алюминия, путем нагнетания в трубы жидкости высокого давления). Без использования данных технологий невозможно сделать велосипед современным эффективным.

Общие особенности алюминиевых рам и стальных

Рамы из алюминия и стали можно отнести к недорогим рамам. Оба этих варианта не слишком легкие и не слишком долговечные. Но это все очень относительно. Конечно же алюминиевые рамы лучше по всем параметрам. Они легче, надежнее, прочнее. Но если сравнивать эти рамы с титановыми или карбоновыми, то, конечно, алюминий и сталь будут чуть ли не на одном уровне в сравнении с ними.

Отличия алюминиевых рам от стальных

Можно выделить основные отличия алюминиевых рам от стальных:

  • Алюминиевые рамы более жесткие.
  • Рамы из алюминия легче в среднем на 10-20%.
  • Рамы из алюминия неремонтопригодные — если рама треснула, то ее можно выкинуть на помойку.
  • Алюминиевые рамы не подвержены коррозии.
  • Рамам из алюминия можно предавать любую форму — следовательно, такие рамы могут отливаться для любых видов спорта и под любые цели.
  • Алюминиевые рамы дороже стальных, но они современнее и более распространены.
  • Рама из алюминия менее комфортна для езды и больше подходит для спортивных целей.

Что выбрать?

Если вам необходим прогулочный велосипед за минимальные деньги, если вы сильный и готовы поднимать 15 кг велосипед, если вы не гонитесь за модой, то велосипед из стали это ваш выбор!

Во всех остальных случаях нужно брать велосипед из алюминия. Это удобная, современная рама с отличным внешним видом и эксплуатационными качествами! Такой велосипед будет вас радовать повышенной управляемостью, хорошей жесткостью и будет в сравнении со стальным велосипедом легким как перышко колибри. Век стальных рам ушел в прошлое.

Пора перестать сомневаться и начать использовать новые технологии. Не идите на поводу у консерваторов и староверов. Даже проверенные “дедовские” решения сменяются рано или поздно на что-то принципиально новое и революционное. Сделайте шаг вперед — шаг в будущее!

Велосипедные рамы из алюминия (алюминиевых сплавов)

Мы продолжаем серию статей о различных материалах, используемых при производстве велосипедных рам. В прошлой статье мы поговорили о велосипедах на основе стальных рам.

В современном мире для изготовления рам велосипеда используют следующие материалы:

  • Сталь (обычную, углеродистую, хромомолибденовую).
  • Алюминиевые сплавы (Alloy)
  • Титановые сплавы (Titanium)
  • Карбон (углепластик, Carbon fiber)
  • Различные редкие, экспериментальные и оригинальные материалы (магниевые (Magnesiumc), алюминиево-скандиевые, бериллиевые сплавы, бамбук и т.д.)

В этой статье мы рассмотрим свойства рамы, изготовленной из алюминиевых сплавов.

Сам термин алюминиевая рама не совсем правильный. Алюминий в чистом виде не применяется – он слишком мягкий. Под этим термином подразумеваются сплавы с другими металлами: цинком, медью, магнием, марганцем и т.д.

Один из больших плюсов алюминиевых рам – их малый вес. Именно поэтому велосипеды с такими рамами быстрее набирают скорость, на них легче подниматься в гору. Однако, это же дает и отрицательный эффект в виде потери наката, т.е. когда велосипедист прекращает вращать педали байк быстрее останавливается.

На велосипедах с алюминиевыми рамами немного сложнее делать повороты, так как они гораздо «жестче» стальных рам, и, если стальные могут немного изгибаться при повороте, как бы «вписываясь» в него, то алюминий этого делать не может.

Из-за такой жесткости рамы энергия велосипедиста, вращающего педали, передается на колеса с меньшими потерями, чем у стальной рамы, которая при этом немного изгибается и поглощает энергию велосипедиста. Правда, все это играет большую роль у гонщиков и спортсменов, а для обычного байкера это «мелочи жизни». А вот что гораздо более заметно, так это то, что из-за такого свойства алюминия поездка на байке с алюминиевой рамой становится более жесткой и некомфортной. Велосипед гораздо хуже гасит вибрации на дороге, чем байк со стальной рамой, лучше амортизирующей все ухабы и выбоины на ней. Алюминиевая рама передает на пятую точку, позвоночник и руки, практически не гася, все удары о дорогу. А дороги у нас, как известно, не отличаются ровностью и гладкостью.

Для велосипедов с алюминиевой рамой нужна хорошая амортизационная вилка, которая частично возьмет на себя амортизацию от ударов переднего колеса, хорошее седло, а возможно и амортизационный подседельный штырь, для смягчения ударов на позвоночник от заднего колеса.

Еще одним недостатком алюминиевых рам является то, что в отличие от стальных, они, накапливая усталость, ломаются без появления трещин. А это значительно повышает риск того, что она сломается прямо во время поездки. Т.е. стальная рама, перед тем как сломаться сначала треснет, а уже потом в этом месте сломается. Это свойство позволяет заметить трещину и выкинуть треснутую деталь или заварить её.

Например, на моих глазах, во время спуска по горной тропе в Буковеле, в конце трассы сломалась алюминиевая рама д аунхилл-велосипеда. Хорошо еще, что это произошло практически у подножья горы, да и сам спортсмен был отлично экипирован велозащитой и не получил никаких повреждений. Рама просто сложилась пополам на небольшой кочке, так что последние полкилометра до финиша велосипед ехал на своем хозяине. Ситуация очень напоминала ту, что показана на фотографии внизу.

Зависимость прочности велосипедной рамы от диаметра и толщины стенок труб

При изготовлении алюминиевых рам используют трубы большего диаметра с толстыми стенками.

Законы физики говорят, что при увеличении диаметра трубы в два раза ее жесткость повышается в восемь раз (кубическая зависимость), а при увеличении толщины стенки трубы в два раза ее жесткость увеличится так же в два раза. Т.е. для увеличения жесткости конструкции и при минимизации при этом веса — увеличение диаметра трубы предпочтительнее.

Исходя из этих принципов и учитывая, что минимальная толщина стенки стальной трубы может быть 0,4 мм, а алюминиевой 0,8 мм, конструкторы выбирают диаметр и толщину стенок труб для велосипедных рам. Конечно трубы с приведенной выше минимальной толщиной стенок не используют при производстве велосипедов.

Читайте также  Велосипед вес размер

Причем рамы часто делают из труб различных сечений или баттированные, что так же позволяет повысить прочность готовой рамы. Почитать о баттировании и геометрии труб рамы можно в статье «Геометрия рамы велосипеда».

Преимущества алюминиевой велосипедной рамы:

  • Меньший вес, по сравнению со стальными рамами, и как следствие этого хорошие разгонные характеристики.
  • Почти абсолютная коррозийная стойкость – такие рамы не ржавеют от слова «вообще».
  • Высокие скоростные характеристики: легче набрать скорость и ехать в гору.

Недостатки велосипедной рамы из алюминиевых сплавов:

  • Жесткость. Алюминиевая рама практически не гасит вибрации, и все неровности дороги передаются на руки и через пятую точку на позвоночник, особенно если еще и вилка жесткая, а не амортизационная.
  • Быстрая потеря наката. Из-за меньшего веса, как только байкер перестает крутить педали, велосипед быстро теряет свою скорость, в отличие от велосипеда со стальной рамой.
  • Недолговечность. Если велосипед эксплуатируется активно, то через несколько лет резко возрастает вероятность получить трещину. А лет через 10 обычного катания рекомендуется регулярно осматривать байк перед поездкой на их наличие. Производители чаще всего дают гарантии на рамы из алюминиевых сплавов в пределах 5-10 лет.
  • Более чувствительны к ударам и падениям, чем стальные и титановые рамы. Все-таки алюминий мягче стали и удар, который сталь даже не заметит – на алюминии может оставить вмятину.
  • Неремонтопригодность. Сварить алюминиевую раму слишком сложно, да и уверенности в ее прочности это, на самом деле, не прибавит – надежнее купить себе новую.
  • Высокая цена.

Виды алюминиевых сплавов, использующихся при изготовлении велорам.

Немного остановимся на видах алюминиевых сплавов, использующихся для изготовления велосипедных рам.

Марок алюминиевых сплавов достаточно много (2014, 7000, 7005T6, 7009T6, 7010T6, 6061T6, 6065 и т.д.), но наиболее часто в велосипедостроении используются марки 7005T6 и 6061T6 (аналог отечественного сплава АД33 по ГОСТ 4784-97).

Их еще называют сплавы шести- или семитысячной серии.

Использование в названии букв «Т6» говорит о том, что материал прошел термическую обработку.

Например, при термической обработке сплава 6061 изделие из него нагревают до 530 °С, затем интенсивно охлаждают водой. Затем его в течении 8 часов при температуре около 180 °С искусственно старят. После такой обработки сплав 6061 уже обозначают 6061-Т6.

Сплав 7005 при термической обработке охлаждают не водой, а воздухом.

Например, в приведенной ниже таблице видно состав металлов в сплавах и как изменяются их физические характеристики после термической обработки.

Сплав Состав
металлов
Предел
прочности
на разрыв
(в тыс. PSI)
Предел
текучести
(в тыс. PSI)
Процент
удлинения
Твёрдость
по Бринеллю
2014 4.5% Медь
0.8% Углерод
0.8% Марганец
0.5% Магний
27 14 18% 45
2014T6 70 60 13% 135
6061 1% Магний
0.6% Кремний
0.2% Хром
0.3% Медь
до 0.7% Железо
18 8 25% 30
6061T6 45 40 17% 95
7005T6 4.5% Цинк
1.4% Магний
0.45% Марганец
0.13% Хром
51 42 13% н/д
7075T6 5.6% Цинк
2.4% Магний
1.6% Медь
0.23% Хром
0.15% Марганец
83 73 11% 150

Предел прочночти на разрыв — это нагрузка, при превышении которой происходит разрушение изделия.

Предел текучести — нагрузка, при превышении которой наступает невосстанавливаемая деформация (такая деформация формы изделия, которая им самостоятельно не восстанавливается).

Процент удлинения — это средняя величина удлинения деформируемой детали до её поломки (разрыва).

Твердость по Бринелю — величина, характеризующая твёрдость материала на вдавливание.

Сплавы 7005 и 7075 более прочные, чем 6061 и рама из них прослужит дольше, чем точно такая же из сплава 6061. При этом 6061 более технологичен, чем сплавы серии 7xxx. А это позволяет проще изготавливать из него трубы со сложным сечением и баттировать их, что также увеличивает прочность таких рам. Алюминий марки 6061 легче сварить, чем 7005.

Сварка рамы из труб, изготовленных из алюминия марки 2014, 7075 вообще очень сложный и дорогостоящий технологический процесс. Обычной аргонно-дуговой сваркой их нельзя сварить. При производстве их можно только лить целиком. Именно поэтому эти марки практически не применяют при производстве велосипедных рам.

Рама из алюминиевого сплава 6061 лучше подойдет для фрирайд (freeride, FR) и даунхилл (downhill) рам. Для крос-кантрийных байков хардтейлов оптимальным будет сплав 7005. Он более прочный, жесткий и долговечный.

Велосипед для фрирайда с алюминиевой рамой

Опытные туристы не очень любят алюминиевые рамы из-за их«жесткости» и невозможности сварки в «любой деревне» в отличии от обычной сварки стали.

Небольшое видео о том как паять алюминиевую раму

В заключении хочется сказать следующее.

Какую раму использовать: стальную или алюминиевую, все-таки в большей степени определяется назначением велосипеда, предпочтениями самого велосипедиста, его привычками и финансовыми возможностями. Нормально кататься можно как на велосипеде с алюминиевой, так и со стальной рамой.

Главное получать от этого только удовольствие и здоровье, а не проблемы и болячки.

Катайтесь в свое удовольствие!

А в следущей статье будут рассмотрены качества титановых велорам.

Материалы велосипедных рам: какие бывают и в чём разница

Сталь, алюминий, углепластик, а может быть титан? Как выбрать, чтобы велосипед не разочаровал?

При выборе велосипеда материал рамы даже более важен, чем качество оборудования и общая цена. Компоненты можно поменять, а рама будет с вами всегда, пока велик принадлежит вам. К тому же на раму и вилку приходится большая часть стоимости, поэтому перед покупкой стоит подумать, что предпочесть. Так что же?

Человечество достигло многого, но пока не придумало материал, который позволял бы производить рамы сложных форм с безупречными соединениями труб, достаточно упругие для комфортной езды и одновременно достаточно жёсткие для езды эффективной, лёгкие, но прочные, поддающиеся ремонту в случае аварии и при этом недорогие.

Идеального материала нет. А раз его нет, значит выбор любого — это всегда компромисс.

Технически сделать раму можно из чего угодно, от веток до чистого золота. Но здравый смысл и опыт производителей вывели список из четырёх основных материалов, в который за сочетание физических свойств и возможностей обработки вошли сталь, алюминий, углепластик, или по-другому карбон, и титан.

Сегодня именно из них делают подавляющее большинство велосипедных рам в мире.

Сталь

Как сплав железа и углерода сталь хороша своей прочностью и способностью гасить мелкие вибрации от неровной дороги. Если обобщить другие характеристики разных типов и марок стали, получится тяжёлый и упругий металл, ремонтопригодный и перерабатываемый, легко поддающийся коррозии, но при этом долговечный из-за высокой устойчивости к усталости.

Сталь различают по типам и маркам, в зависимости от вида и количества примесей.

Углеродистая — самая обычная дешёвая сталь, из которой делали советские велики. Она легко сваривается, но обладает не самыми лучшими эксплуатационными свойствами. Помните старые велосипеды в деревне у дедушки, «худые», ржавые и тяжёлые? Вот они как раз из самой доступной в то время обычной стали.

Hi-ten (или Hi Tensile, конструкционные стали улучшенного качества) — несмотря на слово «Hi», обозначающее «высокий» или «высший», выдающимися качествами этот материал не обладает.

Сегодня не существует единого чёткого регламента по характеристикам hi-ten стали, поэтому большинство производителей выпускают эту марку с максимально возможной экономией. Рамы из неё можно встретить в ретровелосипедах или в самых дешёвых современных моделях.

Чтобы понять, какой может быть качественная конструкторская сталь, нужно разобраться, что даёт стали легирование — добавление в сплав примесей для улучшения свойств основного материала.

Легированная сталь — это углеродистая сталь с определёнными элементами. Например, сплав с молибденом и хромом называется хромоль или Cro-Mo. Он легко поддаётся обработке, не требует подогрева перед сваркой и плавного охлаждения после. Хромоль легче и значительно прочнее hi-ten, устойчивее к коррозии и хорошо гасит вибрации.

Для изготовления велосипедных рам чаще всего используется легированная конструкционная хромомолибденовая сталь 30ХМА ГОСТ 4543 или 4130, если следовать американской классификации. Производители иногда указывают на своих велосипедах марку металла, особенно если хотят подчеркнуть его высокое качество.

Долгое время сталь оставалась основным материалом велосипедных рам, потому что была относительно недорогой и простой в обработке. Эта классика велостроения жива и сегодня, хотя в последние годы её использование сократилось.

Основные причины потери популярности в том, что сталь ощутимо тяжелее, чем алюминий или карбон, а это делает её непригодной для велосипедов высокого класса особенно для профессионального спорта. К тому же массовое производство стальных рам дороже, чем алюминиевых.

Читайте также  Езда на горном велосипеде

Но это не значит, что в мире велосипедов нет места для стали. Она остается популярным материалом для тех, кому не важен вес, но важны прочность, комфорт во время езды и возможность легко починить поломку — для велотуристов.

Алюминий

Чистый алюминий мягкий, но когда он образует сплавы, его твёрдость возрастает, поэтому для производства рам используют металл с добавками магния, кремния, меди и цинка.

В велосипедной индустрии применяются в основном три марки сплава:

  • 7005, где основная добавка — цинк
  • 6061 с добавками магния и кремния
  • 7075, куда добавлено больше меди и цинка.

У этих материалов разные физические свойства. Например, 7075 самый тяжёлый, твёрдый и прочный, 6061 легче и технологичнее, то есть из него проще (и дешевле) делать рамы из труб сложного сечения с баттингом.

Сплавы отличаются, но не так, чтобы это мог заметить обычный любитель в повседневной жизни. Кроме того, сравнивать велосипеды исключительно по марке металла было бы неправильно.

Все рамы из алюминия относительно лёгкие, жёсткие и отзывчивые, на них легко разгоняться и управлять велосипедом. Это одновременно является и недостатком — рама не амортизирует, и колебания передаются человеку практически без изменений. Также этот металл накапливает усталость и в среднем через 10-15 лет может разрушиться внезапно, а ремонтировать его сложно.

Алюминий легко реагирует с кислородом и в нормальных условиях всегда покрыт прочной оксидной плёнкой. Она защищает его от дальнейшего окисления, поэтому коррозия невозможна — отличное качество для велосипедной рамы. А ещё алюминий доступный и недорогой, что делает его хорошим выбором для тех, чей бюджет ограничен.

Карбон

Углепластик или карбон пришёл в велоиндустрию из авиакосмической отрасли. Это полимерный материал из тонких нитей углеродного волокна, соединённых в определённом порядке полимерной смолой.

Из карбона можно создавать рамы практически любых форм, которые невозможны с другими материалами. Изменяя толщину и направление отдельных волокон, а также количество слоёв, производители могут добиваться нужной степени упругости и жёсткости в разных участках рамы и получать невероятно лёгкие, прочные и комфортные велосипеды. А так как углепластик не является металлом, коррозия ему не страшна.

Единственный минус — это хрупкость. Главную опасность представляют точечные ударные нагрузки, которые могут разрушить карбоновый монолит, если их вектор не совпадает с направлением волокон. Не редки случаи, когда после неудачного падения или столкновения рама из углепластика полностью приходит в негодность.

Карбон — почти синоним дорогого велика. Этот материал используют в рамах высококлассных горных и шоссейных моделей, спортивных трековых и гоночных велосипедах, для которых важен низкий вес и аэродинамические качества. В последние годы карбон стал появляться и в топовых моделях многих популярных производителей.

Титан

Ещё один материал «для космонавтов», популярный у изготовителей профессиональных и эксклюзивных велосипедов.

Сплавы этого металла обладают лучшими качествами стали, алюминия и карбона. У титана самое высокое среди всех металлов соотношение прочности и веса, он не подвержен коррозии, из него получаются прочные, упругие, лёгкие и долговечные велосипеды. Неудивительно, что многие производители предлагают пожизненные гарантии на свои титановые рамы.

Титан замечательно подходит для езды и имеет всего два недостатка: он дорогой и с ним сложно работать. Как компромисс некоторые бренды добавляют отдельные титановые трубки в некоторые части карбоновых рам.

Экзотические материалы

Кроме стали, алюминия, титана и карбона для создания рам применяют самые неожиданные и необычные вещи: различные сорта древесины, фанеру, бамбук и тростник, высокотехнологичные полимеры, рамы из которых печатают на 3D-принтере, разнообразные сплавы с магнием, скандием или бериллием.

Но все они остаются на уровне прототипов для дальнейшего усовершенствования или делаются как велосипеды для забавы, рекламы и любопытства ради. Ни одному из новых материалов не удалось потеснить «большую четвёрку» и попасть в массовое производство.

Так что же выбрать?

У каждого материала — своя задача, достоинства и недостатки, и выбор подходящего именно вам варианта будет зависеть от бюджета и предполагаемого использования велосипеда.

  • Важен ли для вас вес велика?
  • Сколько денег вы готовы потратить?
  • Хотите купить велосипед раз и навсегда или планируете заменить его через пару сезонов?
  • Любите гонять по лесам, собираетесь путешествовать или лишь изредка выезжаете в ближайший магазин?
  • Доверяете исключительно крупным производителям или ищете уникальный дизайн и нестандартную сборку?

Ответы на эти вопросы и определяют выбор велосипеда, рама которого будет помогать, а не мешать вам во время езды.

Например, вы новичок в городской езде и не хотите тратить много денег, скорее всего, имеет смысл купить алюминиевый велик. Относительно лёгкая рама позволит носить его по подземным переходам, а жёсткость сделает езду эффективной. К тому же сейчас появляются алюминиевые рамы, которые за счет конструкционных особенностей позволяют минимизировать эти недостатки.

Хотите лететь стрелой и не жалеете на это денег — лёгкий карбоновый велик создан для вас. Если важен комфорт, но не вес, выбирайте сталь, она недорогая и хорошо амортизирует. А если деньги не главное, возможно, титановая рама — ваш лучший вариант из-за её шелковистой мягкости хода и исключительной долговечности.

И последнее: не бойтесь ошибиться. Велосипед — хоть и любимая, но всё-таки просто вещь, которая предназначена для вашего удовольствия. Не нравится — расставайтесь и выбирайте нового двухколёсного друга, с которым вам по пути.

Стальной, алюминиевый, титановый или карбоновый? Какой шоссейный велосипед выбрать?

17 декабря 2019 г.

Порой непросто подобрать новый велосипед. Можно ориентироваться на цены, технические характеристики, бренд, да мало ли. А какую роль играет материал рамы? В статье рассматривается, в чем главные различия четырех самых ходовых материалов.

Чаще всего на рамы шоссеров идет сталь, алюминий, титан и углепластик (карбон).

Порой выбор материала не менее важен, чем перечень оборудования и ценник, каждому материалу — своя задача. На раму приходится немалая часть общей стоимости, поэтому стоит подумать, какую предпочесть.

Алюминий

Алюминий, точнее алюминиевые сплавы — самый распространенный материал, он используется в основном для недорогих шоссейных велосипедов. Из алюминия получаются легкие и жесткие рамы. Очень долго к недостаткам алюминия относили неудобную езду — алюминиевая рама хорошо передает тряску велосипедисту. Но сейчас появляются алюминиевые рамы, которые за счет конструкции позволяют велосипеду катить довольно плавно.

Большинство крупных брендов применяют алюминиевые рамы в велосипедах начального уровня. Но выпускаются и алюминиевые варианты премиум-класса. Например, сверхлегкий Kinesis Aethein (на фото ниже) или новый Specialized Allez.

Сейчас алюминием вновь активно интересуются. Некоторые компании делают из него впечатляюще легкие рамы, в которых высокая производительность сочетается с относительно доступной ценой — Cannondale CAAD12 тому пример. Алюминий сложно превзойти по параметру цена/качество.

Алюминий подойдет, если бюджет ограничен или нужна легкая и жесткая рама для гонок, или требуются наилучшие технические характеристики за ваши деньги.

Сталь

Когда-то сталь была единственным материалом, тогда глаза не разбегались при выборе. Сталь очень упругая, она прекрасно гасит вибрацию, поэтому ездить на стальном велосипеде довольно приятно, недаром дальнобойщики: велотуристы и аудакс-байкеры — их ценят. В последнее время стальные велосипеды применяются даже для гонок, что доказал Madison-Genesis пару лет назад с Volare 953.

Крупные производители не выпускают сейчас стальных велосипедов, зато, благодаря легкости обработки, сталь предпочитают при изготовлении рам на заказ.

Производители качественных стальных труб, такие как итальянская компания Columbus и британская Reynolds, к счастью, не только не отказались от стали, но и вкладывали средства в разработку новых наборов труб. Их новейшие решения из нержавейки теперь легче и жестче, чем когда бы то ни было, и могут быть альтернативой углеволокну и алюминию.

Сталь подходит, когда нужна сделанная на заказ рама или плавность хода — главное требование, а вес велосипеда особой роли не играет.

Титан

Титан замечательно подходит для езды, сочетая легкость алюминия и прочность стали, а также ее способность гасить вибрацию. Титан к тому же устойчив к коррозии, его можно не красить, а просто отполировать, так что титановая рама будет служить долго и верно, компенсируя этим высокую цену.

Титановыми бывают и гоночные велосипеды, но чаще он используется для спортивных аудакс-байков и универсальных велосипедов, которые подходят для комфортной езды на длинные дистанции, с багажом или без него. Один из таких велосипедов, Sabbath September, на фото ниже:

На большинство титановых рам идет 3AL-2.5V (титан, легированный 3% алюминия и 2,5% ванадия), а 6Al-4V — более твердый сорт титана — используется в дорогих рамах. Поскольку делать из 6Al-4V бесшовные трубы проблемно и дорого, его часто используют для обработанных на станках частей, таких как дропауты и головные трубы.

Читайте также  Лучший велосипед бездорожья

Титан подойдет, если нужен велосипед, который прослужит долго, легкий и с плавным ходом.

Карбон

Карбон — основной выбор в мире велогонок, он самый легкий и жесткий из четырех материалов, хотя и менее долговечный, чем остальные. И обычно самый дорогой из всех. Однако в последние годы цены на него упали.

Надо учесть еще, что карбон плохо переносит любые нагрузки, если их направление не совпадает с направлением его волокон.

Он самый податливый из материалов, так что дизайнеры и конструкторы могут изощряться вовсю. Аэродинамические шоссейные велосипеды — показатель гибкости материала, например, этот Trek Madone.

Карбоновая рама карбоновой раме рознь, конечно. Стоимость и тип используемого волокна, способ его изготовления сильно влияют на качество.

Дизайнеры могут относительно легко создавать из карбона рамы интересной формы, с тем набором свойств, который они хотят, будь то малый вес, комфорт, жесткость.

Карбон подойдет, если нужен самый легкий и жесткий шоссер, который покажет себя во всей красе при разгоне.

Велосипедные алюминиевые сплавы 6061 и 7005

Материалы для велосипедных рам

4 материала

Большинство велосипедных рам делают из

  • стали и
  • алюминиевых сплавов.

Бывают еще рамы из

  • углепластика и
  • титановых сплавов.

Углепластик часто называют «карбоном», не утруждая себя переводом с английского: «carbon fiber». Два последних варианта – намного дороже двух первых.

Сталь

Стальные рамы – это в основном рамы из хромомолибденовой стали 4130 (по-американски, ближайший отечественный аналог – легированная конструкционная сталь 30ХМА по ГОСТ 4543). Хорошо сделанная рама из хромоникелевой стали обладает необходимой прочностью, долговечностью и относительно мало весит.

Некоторые стальные рамы, в основном детских велосипедов, изготавливают из более дешевой углеродистой стали – они такие же прочные и долговечные, но потяжелее хромомолибденовых, потому что толще.

Алюминий

Большинство велорам из алюминиевых сплавов имеют примерно такую же прочность и массу, как и близкие им по цене рамы из хромомолибденовой стали. Их повышенная жесткость хороша для езды по горам или в спринте, но не для преодоления ям и кочек. В отличие от стальных алюминиевые рамы не ржавеют. С другой стороны, рамы из алюминиевых сплавов более подвержены усталостным разрушениям и менее ремонтопригодны, чем стальные. Однако хорошо сделанная алюминиевая рама прослужит верой и правдой много лет.

Рама – главная часть велосипеда и база для крепления всех остальных его частей. Рамы современных велосипедов делают обычно из труб, которые соединяют в виде так называемого «двойного треугольника». Эту форму называют также «diamond» – кому-то она напоминает ромб и даже, может быть, алмаз. Форма рамы за более чем сто лет почти не изменилась, хотя с развитием современных технологий и материалов и появилось много новшеств. В последние пару десятилетий особенно активно искали новые материалы для рам, в том числе среди алюминиевых сплавов.

Факторы качества

Качество велосипедной рамы как конструкции определяют четыре основных фактора:

  • жесткость,
  • прочность,
  • усталостная прочность и
  • вес.

Жесткость велосипедной рамы

Жесткость определяет способность конструкции упруго деформироваться: чем больше жесткость, тем меньше упругие перемещения элементов конструкции относительно друг друга. Упругие рамы смягчают удары об ямы и кочки, тогда как более жесткая рама будет передавать ездоку удары от каждой ямы и кочки. С другой стороны, более гибкая рама больше прогибается под нагрузкой, поглощая часть энергии, которая предназначена для движения вперед. Поэтому велосипедисты, которые хотят побеждать в спринте и гонках на время предпочитают жесткие рамы.

Прочность материала велосипедной рамы

Прочностные характеристики материала рамы – предел прочности и предел текучести – в нормальных условиях прямо не влияют на качество езды или ощущения от нее, но являются существенным фактором для стойкости рамы к сильному, «аварийному» удару. Прочная рама выдержит такой удар, а менее прочная – слабая – может и не выдержать.

Усталостная прочность велосипедной рамы

При нормальной езде каждый поворот педали, яма или кочка вызывают в раме небольшие циклические напряжения. Хотя эти напряжения и намного ниже предела текучести материала, за несколько сотен тысяч циклов нагружения они могут вызывать так называемые усталостные трещины и, в конечном счете, усталостное разрушение. Сопротивление материала этому типу разрушения называют усталостной прочностью. Если вы рассчитываете ездить на своем велосипеде несколько десятилетий, ваш вес выше среднего и вы редко слезаете с седла, то для вас усталостная прочность – важный фактор.

Вес велосипедной рамы

Вес, а точнее масса рамы, зависит от плотности материала и, конечно, конструкции рамы, в частности, толщины ее труб. Типичная рама весит от 1,5 до 3,0 кг, что составляет около четверти всего веса велосипеда. Впрочем, полный вес велосипеда часто в десять раз меньше, чем сам велосипедист в полном «боевом» облачении. Так что большинство велосипедистов и не заметят небольшой разницы в весе рам, если, конечно, им не придется долго карабкаться по горам на велосипеде или под ним.

Алюминиевые сплавы для велосипедных рам

6061 или 7005?

Алюминиевые велосипедные рамы изготавливают главным образом из алюминиевых сплавов:

  • сплав 6061 и
  • сплав 7005.

Некоторые другие алюминиевые сплавы, например, 7075 и 2014, более прочные, чем оба сплава 6061 и 7005, но они не мало подходят для изготовления велосипедных рам, так как их почти невозможно сваривать, по крайней мере, обычной аргонно-дуговой сваркой.

Часто считают, что алюминиевый сплав 6061 больше подходит для велосипедных рам, чем сплав 7005, хотя сплав 7005 и несколько более прочный. Прочность при растяжении сплава 7005-Т6 составляет 350 МП, а сплава 6061 – 310 МПа, предел текучести 290 и 275 МПа, соответственно.

Когда речь идет о прочности рамы в целом, то большие различия в прочности возникают из-за качества сварных швов, выбора формы труб и их толщины, а также общей конструкции рамы. На самом деле, при тех нагрузках, которым обычно подвергается велосипедная рама, различий между алюминиевыми сплавами 6061 и 7005 практически нет, поскольку напряжения, которые возникают в раме, достаточно далеки от этих предельных величин.

Алюминиевый сплав 6061

Алюминиевый сплав 6061 – полный аналог отечественного сплава АД33 по ГОСТ 4784-97 – принадлежит к серии алюминиевых сплавов 6ххх (Al-Mg-Si). Основными легирующими элементами являются:

  • магний (0,8-1,2 %) и
  • кремний (0,40-0,6 %),
  • а также медь (0,15-0,40 %) и
  • железо (до 0,7 %).

Сплав 6061 обладает довольно высокой прочностью, легко сваривается и широко применяется не только для изготовления велосипедных рам, но и в строительстве, самолетостроении, судостроении.

Как и все сплавы серии 6ххх сплав 6061 является термически упрочняемым сплавом. Термическая обработка, которая применяется для уже сваренных рам, заключается в нагреве до 530 °С, интенсивном охлаждении водой и искусственном старении при температуре около 180 °С в течение 8 часов. Алюминиевый сплав 6061 после такой обработки обозначают 6061-Т6.

Алюминиевый сплав 7005

Алюминиевый сплав 7005 принадлежит к серии алюминиевых сплавов 7ххх без легирования медью (Al-Zn-Mg). Основные легирующие элементы:

  • цинк (около 4,5 %) и
  • магний (около 1,4 %).

Алюминиевый Сплав 7005, также как сплав 6061, является термически упрочняемым. Однако, в отличие от сплава 6061, который требует довольно быстрой и интенсивной закалки водой при его термической обработке, для сплава 7005 в этом случае достаточно охлаждения воздухом.

Некоторые главные производители велосипедов с алюминиевыми рамами декларируют применение специальных алюминиевых сплавов или специальной обработки алюминиевых сплавов для улучшения свойств рам. Похоже, часто это скорее маркетинговые ходы, чем «прорывы» в металловедении алюминия.

Брендовые алюминиевые сплавы

AluxX and AluxXSL

Например, известная фирма Giant применяют свой, брендовый алюминиевый сплав «AluxX». При этом обычный «AluxX» – это просто алюминиевый сплав 6061, но с особой конструкций «баттинга», технологии гидроформинга и термической обработки.

Баттинг (от английского – butting) – утолщение труб критических сечениях, чаще на концах труб.Гидроформинг – формовка труб путем помещения их в специальные матрицы и закачки им внутрь воды или специального масла под высоким давлением.

Более продвинутый сплав «AluxXSL» отличается от сплава 6061 чуть большим содержанием меди.

Alpha White, Black and Red

Фирма Trek применяет бренды:

  • Alpha White Aluminum и Alpha Black Aluminum – это обычный сплав 6061,
  • Alpha Red Aluminum – термически упрочненный алюминиевый сплав 7075.