ข้อดีและข้อเสียของเฟรมจักรยานไททาเนียมเมื่อเทียบกับเฟรมอื่นๆ คืออะไร?

ในปัจจุบัน เหล็กเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและยาวนานที่สุดในอุตสาหกรรมการผลิตจักรยาน เทคโนโลยีของโครงเหล็กค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่ ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพขององค์ประกอบ กระบวนการบำบัดความร้อนขั้นสูง และเทคโนโลยีการประมวลผล ผนังท่อของท่อเหล็กสามารถเข้าถึงความหนาที่เหมาะสมที่สุดภายใต้สมมติฐานของประสิทธิภาพการทำงาน ข้อดีของโครงเหล็กคือ (1) ประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดีและเทคโนโลยีที่พัฒนาเต็มที่ เฟรมเหล็กเป็นเฟรมที่มีประวัติการวิจัยยาวนานที่สุด และเทคโนโลยีดีกว่าวัสดุอื่นๆ ในทุกด้าน ดังนั้นจึงมีความยุ่งยากเล็กน้อยในการออกแบบและการผลิต (2) ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี เมื่อเทียบกับไททาเนียม อะลูมิเนียม และวัสดุโลหะผสมเบาอื่นๆ การเชื่อมเหล็กกล้ามีข้อกำหนดที่ค่อนข้างต่ำสำหรับบรรยากาศในการป้องกัน หลังจากการเชื่อม โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องขจัดข้อบกพร่องในกระบวนการเชื่อมด้วยการอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งช่วยลดการลงทุนในอุปกรณ์ (3) ประสิทธิภาพการดูดซับแรงกระแทกที่ดี (4) ข้อได้เปรียบด้านราคา: เมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ วัสดุเหล็กมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่ไม่เปลี่ยนแปลงในแง่ของปริมาณผู้ผลิต ปริมาณผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยีการประมวลผล และขอบเขตการใช้งาน ข้อเสียของโครงเหล็ก: (1) เป็นสนิมง่าย ปัจจุบันมีการใช้ท่อเหล็กที่มีผนังบาง หากไม่ได้ใช้การป้องกันการกัดกร่อนของพื้นผิว การกัดกร่อนจะมีขนาดเล็กในเวลาและผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกลของเฟรมก็จะมีขนาดใหญ่มากเช่นกัน ดังนั้นจึงต้องพิจารณาการรักษาป้องกันการกัดกร่อนของโครงเหล็กก่อนส่งมอบ (2) ความล้าของโลหะที่เกิดจากความเข้มข้นของความเค้น อิทธิพลของปัจจัยนี้ส่วนใหญ่อยู่ในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจากการเชื่อม ความเค้นตกค้างและการแยกชิ้นส่วนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเชื่อมจะส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุในระดับหนึ่ง นอกจากนี้ หากมีสิ่งเจือปนเข้าไปในรอยเชื่อมระหว่างการเชื่อม ความเข้มข้นของความเครียดจะเกิดขึ้นรอบๆ สิ่งเจือปน (3) น้ำหนักเฟรม แม้ว่าน้ำหนักของโครงเหล็กจะลดลงและความหนาของผนังท่อเหล็กที่ใช้เป็นโครงเกือบจะถึงขีด จำกัด แต่ก็ยังมีช่องว่างระหว่างโครงเหล็กกับโครงน้ำหนักเบา (โดยเฉพาะโครงคาร์บอนไฟเบอร์) ในการใช้งาน สนาม.

อลูมิเนียมเองมีข้อดีคือความหนาแน่นต่ำ ปั้นดี ต้านทานการกัดกร่อน และอื่น ๆ หลังจากผสมกับโลหะอื่น ๆ แล้วคุณสมบัติเชิงกลจะดีขึ้นอย่างมาก อลูมิเนียมอัลลอยด์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในจักรยานคือ 6000 series (Al-Mg-Si) และ 7000 series (Al-Zn-Mg-Cu) วัสดุอะลูมิเนียมมักจะถูกทำให้ร้อนก่อนใช้งานเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพให้ตรงตามความต้องการในการใช้งานจริง ข้อดีของโครงอลูมิเนียม: (1) สามารถทำเป็นโครงเบาได้ (2) ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีในสภาพแวดล้อมในชั้นบรรยากาศ อะลูมิเนียมเองก็เป็นโลหะที่สึกกร่อนได้ง่าย มันจะถูกออกซิไดซ์ทันทีเมื่อวางในอากาศและก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์ที่บางมาก อย่างไรก็ตามเมื่อชั้นฟิล์มออกไซด์นี้สะสมจนถึงระดับหนึ่ง มันจะปกป้องร่างกายจากการกัดกร่อนต่อไป ข้อเสียของโครงอะลูมิเนียมอัลลอยด์: (1) โมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแกร่งของอะลูมิเนียมต่ำ โดยทั่วไป วิธีการต่างๆ เช่น การขยายขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ การใช้ท่อแบน หรือการอบชุบด้วยความร้อนบนท่ออะลูมิเนียม ถูกนำมาใช้เพื่อลดผลกระทบของโมดูลัสยืดหยุ่นที่ต่ำกว่าต่อประสิทธิภาพของเฟรม และปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของความเค้น ระหว่างการใช้งาน (2) จำเป็นต้องมีการรักษาความร้อน โลหะผสมอลูมิเนียมส่วนใหญ่ต้องผ่านการบำบัดความร้อนก่อนใช้งาน (ยกเว้นท่อโลหะผสมอลูมิเนียม 7075) มิฉะนั้น ความแข็งแรงจะเป็นไปตามข้อกำหนดได้ยาก และการซื้ออุปกรณ์บำบัดความร้อนจะทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง

วัสดุ CFRP หมายถึงการเติมคาร์บอนไฟเบอร์ลงในเมทริกซ์เรซินเป็นขั้นตอนการเสริมแรงเพื่อสร้างคอมโพสิต เนื่องจากเส้นใยคาร์บอนมีแอนไอโซโทรปี การจัดเรียงตัวและทิศทางการทับซ้อนกันของเส้นใยคาร์บอนควรได้รับการพิจารณาในระหว่างกระบวนการผสม เมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อดีดังต่อไปนี้: (1) มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา ความต้านทานแรงดึงของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นสูงกว่าเหล็ก แต่ความหนาแน่นของวัสดุผสมนั้นต่ำกว่าของอลูมิเนียมอัลลอยด์มาก คุณสมบัติดังกล่าวได้รับการคาดหวังจากทั้งผู้ผลิตและผู้ใช้อย่างไม่ต้องสงสัย (2) การดูดซับแรงกระแทกที่ดี ด้วยประสิทธิภาพการดูดซับแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยมจึงสามารถใช้ทำจักรยานที่ไม่มีโช้คอัพได้ (3) การขึ้นรูปแบบอินทิกรัล วิธีการขึ้นรูปพื้นฐานของเฟรม CFRP คือการเทเรซินลงในแม่พิมพ์ที่ปูด้วยคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อขึ้นรูปเป็นชิ้นเดียว ดังนั้นจึงไม่พิจารณาการเชื่อมต่อระหว่างเฟรม ข้อเสียของเฟรมคาร์บอนไฟเบอร์: (1) การคำนวณความเครียดที่ซับซ้อน แรงเฉือนของคาร์บอนไฟเบอร์ไม่ดีนัก ดังนั้นควรทำการคำนวณความเค้นที่ซับซ้อนในระหว่างการประมวลผล และควรจัดเรียงเส้นใยคาร์บอนตามผลลัพธ์เพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ดี (2) ไม่สามารถเปลี่ยนขนาดได้หลังการแปรรูปและการขึ้นรูป และสามารถผลิตได้เฉพาะรุ่นที่สอดคล้องกันของแม่พิมพ์เท่านั้น ทุกครั้งที่มีการพัฒนาโมเดลใหม่ จะต้องออกแบบและผลิตแม่พิมพ์อื่น (3) อายุของเมทริกซ์เรซิน (4) ราคาสูง

โลหะผสมไททาเนียมเป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในผลิตภัณฑ์การบินและอวกาศ และมีคุณสมบัติเป็นวัสดุโลหะที่ดีเยี่ยม ปัจจุบันได้รับการยอมรับในระดับสากลว่าเป็นวัสดุที่ทันสมัยที่สุดและเหมาะสำหรับการผลิตจักรยานคุณภาพสูงเพื่อการกีฬาและการพักผ่อนที่หลากหลาย คุณสมบัติเด่นของโลหะผสมไททาเนียมคือ น้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง ยืดหยุ่นได้ดี ทนต่อแรงกระแทก ทนต่อการล้าได้ดี ทนต่อการกัดกร่อน และไม่เป็นสนิม จักรยาน โดยเฉพาะรถแข่ง ต้องการน้ำหนักที่เบา ความแข็งแกร่งที่ดี และประสิทธิภาพการกระแทกที่ดี น้ำหนักเบาสามารถปรับปรุงความเร็วและลดการใช้ร่างกายระหว่างกีฬาทางไกล เฟรมจักรยานที่มีความแข็งแกร่งดีเอื้อต่อการแปลงแรงขับเคลื่อนและปรับปรุงประสิทธิภาพการจัดการ เฟรมจักรยานที่มีการดูดซับแรงกระแทกที่ดีสามารถลดแรงกระแทกจากพื้นถนนได้ดีกว่า จึงช่วยลดความเมื่อยล้าของผู้ขับขี่ ข้อดีของกรอบไทเทเนียม: (1) ความหนาแน่นต่ำและความแข็งแรงเฉพาะสูง ไททาเนียมอัลลอยด์มีน้ำหนักเพียง 50 เปอร์เซ็นต์ของเหล็ก และอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักนั้นสูงกว่าเหล็กโครเมียม-โมลิบดีนัมถึง 28.4 เปอร์เซ็นต์ ขีดจำกัดความเมื่อยล้าของไททาเนียมอัลลอยด์เป็นสองเท่าของเหล็กกล้า และไม่สามารถเปรียบเทียบจักรยานอะลูมินัมอัลลอยกับเฟรมจักรยานไททาเนียมได้ในแง่นี้หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน ในฐานะที่เป็นวัสดุโลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงสูงและความหนาแน่นต่ำที่ใช้กับเฟรมจักรยาน ไม่เพียงแต่ทำให้เฟรมจักรยานเบาและแข็งแรงเท่านั้น แต่ยังทำให้เฟรมจักรยานมีความทนทานมากขึ้นด้วย (2) ไม่มีสนิม ไททาเนียมจะไม่สึกกร่อนในสภาพแวดล้อมทั่วไป ดังนั้นเมื่อใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง จึงไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม