① Kohlefaserrahmen und seine Eigenschaften
Carbonfaser wird seit zehn Jahren als Hightech-Material für Fahrräder verwendet. Genau genommen ist Carbonfaser kein reines Carbonelement, sondern eine Mischung aus Carbonelementen, die nach dem Weben mit Epoxidharz verbunden und verstärkt werden. Aus technischen Gründen zersetzte sich das verwendete Epoxidharz bei den ersten Carbonfasern sogar im Sonnenlicht. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie werden verschiedene Mängel dieses hervorragenden Materials nach und nach überwunden. Beispielsweise wird für den deutschen K-Rahmen hochwertige 16K-Carbonfaser verwendet. Die Festigkeit dieser Carbonfaser übertrifft sogar die von Stahl und es gibt ein Qualitätsversprechen mit lebenslanger Garantie.
Im Allgemeinen weist Kohlefaser als Fahrradmaterial die folgenden Eigenschaften auf:
1. Extrem geringes Gewicht: Carbonfaser-Rennradrahmen mit etwa 1200 Gramm Gewicht sieht man überall. Da die Qualität von Carbon nur 1,6 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt, ist es kein Traum mehr, einen Rahmen mit etwa 1 Kilogramm Gewicht herzustellen.
2. Gute Stoßdämpfungsleistung. Kohlefaser kann Stöße effektiv absorbieren und eine gute Steifigkeit beibehalten. Diese Eigenschaft macht es zu einem guten Wettkampfmaterial.
3. Rahmen können in verschiedenen Formen hergestellt werden. Anders als beim üblichen Herstellungsverfahren für Metallrahmen wird der Kohlefaserrahmen im Allgemeinen hergestellt, indem zuerst eine Form hergestellt wird, dann Kohlefaserplatten an der Form befestigt und schließlich mit Epoxidharz verklebt werden. Bei diesem Herstellungsverfahren kann die Aerodynamik genutzt werden, um einen Rahmen mit minimalem Windwiderstand herzustellen.
Die Mängel dieses Materials liegen derzeit vor allem in den folgenden zwei Punkten:
1. Komplizierte Spannungsberechnung. Der Kohlefaserrahmen besteht aus Kohlefaser, die sich durch hohe Zugfestigkeit, aber geringe Scherfestigkeit auszeichnet. Während der Verarbeitung sind komplexe Spannungsberechnungen (Längssteifigkeit und Quersteifigkeit) erforderlich, und Kohlefaserplatten werden entsprechend der Berechnung überlappt und geformt. Im Allgemeinen ist die Schlagfestigkeit von Kohlefaser recht gut, aber die Durchstoßfestigkeit ist sehr schlecht. Das heißt, es spielt keine Rolle, ob Sie horizontal oder vertikal fallen, aber Sie haben Angst, dass Sie beim horizontalen Fallen und vertikalen Schießen auf ein oder zwei scharfe kleine Steine stoßen, was durch Schweißen nicht gelöst werden kann.
2. Der Preis ist hoch. Verglichen mit Titanlegierungen ist der Preis für Kohlefaserrahmen sogar noch schlechter. Der Preis für den besten Kohlefaserrahmen beträgt Zehntausende, und der Preis für Konagos C40 und C50 beträgt sogar mehr als 20.000 Yuan. Dies liegt hauptsächlich daran, dass der Produktionsprozess von Kohlefaserrahmen viel Handarbeit erfordert und die Ausschussrate hoch ist, was zu einer erheblichen Kostensteigerung führt.
②Titanrahmen und Funktionen
Titan ist ein aufstrebendes Metall. Dieses neue Material weist eine sehr überlegene Leistung auf und ist eines der besten Materialien für die Herstellung von Rahmen der Spitzenklasse.
1. Aus Titanlegierungen lassen sich Rahmen mit geringem Gewicht und hoher Festigkeit herstellen. Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich, ist die Festigkeit von Titan der von Stahl ähnlich, das Gewicht beträgt jedoch nur etwas mehr als die Hälfte des Stahlgewichts. Daher sind Rahmen aus Titanlegierungen mit gleicher Festigkeit viel leichter als Stahlrahmen.
2.Titanlegierungen haben eine sehr gute Elastizität, wodurch sie eine wichtige Rolle bei der Dämpfung von Fahrvibrationen spielen. Rahmen aus Titanlegierungen bieten einen sehr guten Komfort, und Titan ist ein Metall mit Gedächtnis, das innerhalb seines eigenen Verformungsbereichs eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer hat. Das heißt, der Kauf eines Rahmens aus Titanlegierung ist eine Art „Einmal kaufen und fertig“-Methode. (lacht) Im Allgemeinen beträgt die Lebensdauer eines Rahmens aus Aluminiumlegierung unter professionellen Einsatzbedingungen 2 Jahre, die eines Stahlrahmens 8 Jahre und die eines Titanrahmens kann etwa 20 Jahre erreichen.
3. Unter normalen Bedingungen korrodiert Titan kaum.
Es gibt Vor- und Nachteile, und Titanlegierungen haben auch ihre unvermeidlichen Nachteile. Derzeit ist das Problem mit einem Wort am größten: teuer!!
Titan ist nach seinem Metallgehalt kein seltenes Metall. Allerdings liegt das Element Titan im natürlichen Zustand im Allgemeinen in Form von Titandioxid vor. Der Raffinationsprozess ist kompliziert, stellt hohe technische Anforderungen und ist zeitaufwendig, was hohe Kosten verursacht. Darüber hinaus ist der Schweißprozess äußerst schwierig, da die Affinität zwischen Titan und Sauerstoff sehr stark ist und es bei Kontakt mit Luft sofort zu Titandioxid wird. Titandioxid ist hart und spröde, und die Festigkeit dieses Teils nimmt weiter ab. Das Löten muss sorgfältig unter Inertgas erfolgen. Das sogenannte WIG-Schweißen ist: (WIG: Abkürzung für Wolfram und Inertgas) Lichtbogenschweißen mit Wolframelektroden und Argongas. Das Schweißen von Titan muss unter Luftabschluss durchgeführt werden. Titanrahmen sind aus den oben genannten Gründen teuer. Im Allgemeinen beträgt der Preis für einen im Inland hergestellten Cruiser und einen 3/2,5-Titanlegierungsrahmen von Baotai etwa 3.000 Yuan, und der Preis für einen Titanrahmen wie AIRBONE oder LITESPEED beträgt sogar Zehntausende. Wenn Sie jedoch die Lebensdauer des Titanrahmens berücksichtigen, erscheint Ihnen der Preis nicht so unverschämt.
③Aluminiumrahmen und Funktionen
1. Die Metallermüdung von Aluminium ist sehr gering.
Die Achillesferse des Fahrradrahmens aus Aluminium besteht darin, dass beim Fahren eines Fahrrads aus diesem Material die Belastungshäufigkeit zunimmt und sich die Festigkeit erheblich ändert, je häufiger Sie fahren. In letzter Zeit werden viele Rahmen aus dünneren Materialien hergestellt, um ein geringes Gewicht zu erreichen (der Dünnheitsgrad hat die Grenze erreicht). Diese bestehen alle aus Aluminiumlegierungen ohne Dauerfestigkeit, weshalb ein Aluminiumrahmen bei professioneller Nutzung nur 2-3 Jahre hält.
2. Aluminium ist nicht elastisch und kann die beim Fahren auftretenden Vibrationen nicht absorbieren.
Ein Hardtail-Rahmen aus Aluminium überträgt die meisten Vibrationen direkt auf den Körper des Fahrers. Dadurch fährt sich der Aluminiumrahmen recht holprig und der Fahrkomfort ist gering.
Aufgrund dieser beiden Mängel ist Aluminium nicht für normale Hardtail-Rahmen geeignet. Die meisten XC-Offroad-Rahmen für Wettkämpfe bestehen jedoch aus Aluminiumlegierungen, da das Gewicht von Aluminium sehr gering gehalten werden kann und durch Wärmebehandlung und Pumptechnik außerdem eine hohe Festigkeit erreicht werden kann, wodurch die Rennleistung des Aluminiumrahmens sehr gut ist. Gut (natürlich wird bei der Wettkampfleistung der Komfort des Spielers und die Lebensdauer des Produkts nicht berücksichtigt).
Das voll stoßgedämpfte Auto kennt diese Skrupel nicht. Da es eine völlig unabhängige Stoßdämpfungsstruktur zur Stoßdämpfung sowie dickere und weichere Lenker und Sitzpolster besitzt, wurden die Mängel der mangelnden Elastizität von Aluminium vollständig ausgeglichen. Darüber hinaus ermöglicht die leichtere Qualität von Aluminium eine größere Querschnittsfläche und eine lokale Verstärkung dort, wo Festigkeit erforderlich ist.Daher ist Aluminium ein relativ ausgereiftes und zuverlässiges Material und bietet bei der Herstellung eines vollständigen Stoßdämpferrahmens mehrere Vorteile.
④Stahlrahmen und Eigenschaften
Stahl ist ein Material mit einer langen Geschichte. Von den gängigsten Zivilfahrrädern bis hin zu High-End-Rennfahrzeugen wird Stahl mehr oder weniger verwendet. Neben der Perfektion der Schmelztechnologie bietet Stahl auch Vorteile, die andere Materialien nicht ersetzen können:
1. Gute Verarbeitungsleistung. Chrom-Molybdän-Stahl ist das älteste Fahrradmaterial und seine Forschungszeit ist auch die längste, sodass sich seine Verarbeitungstechnologie auf ein relativ stabiles Niveau entwickelt hat.
2. Hohe Festigkeit. Aus dem Obigen können wir ersehen, dass die Festigkeit von Stahl bei gleichem Volumen weitaus größer ist als die von Aluminiumlegierungen und Titanlegierungen, sodass die Festigkeit eines qualifizierten Stahlrahmens beruhigend sein kann.
3. Das Fahrgefühl ist angenehm. Stahl ist eine Metallart mit guter Elastizität. Der Rahmen aus Stahl kann die durch den Fahrvorgang verursachten Vibrationen absorbieren. Daher fühlt sich der Stahlrahmen nicht so unangenehm an wie der Aluminiumrahmen, der sich besonders für Tourenrahmen eignet.
4. Die Metallermüdung von Stahl ist viel stärker als die von Aluminium, daher ist die Lebensdauer des Stahlrahmens unter gleichen Einsatzbedingungen viel länger als die des Aluminiumrahmens.
Natürlich hat der Stahlrahmen auch seine unüberwindbaren Nachteile:
1. Gewicht: Bei dem heutigen Streben nach extrem leichter Ausrüstung schreckt die Stahlqualität von 7,8/Kubikzentimeter alle ab. Obwohl Leichtstahl verwendet werden kann und die Rohrwand durch die Pumprohrtechnologie extrem dünner wird, ist es immer noch schwierig, das Gewicht des Stahlrahmens auf weniger als 1600 Gramm zu reduzieren. Und viele Aluminiumrahmen wiegen nur etwa 1400 Gramm. Aus diesem Grund werden Stahlrahmen bei Rahmen auf Wettkampfniveau selten verwendet.
2. Rost: Im Vergleich zu anderen Materialien rostet Stahl relativ leicht. Rost verringert die Festigkeit von Stahl erheblich und verkürzt seine Lebensdauer. Daher müssen verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, um das Rosten von Stahl zu verhindern.
Wenn Sie also kein Wettkampfgewicht anstreben und die Haltbarkeit des Rahmens berücksichtigen, ist der Stahlrahmen zweifellos eine gute Wahl.
*Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass die meisten guten Stahlrahmen heutzutage schwerer zu finden sind als gute Aluminiumrahmen. Erstens ist ein guter Rahmen nicht billig. Der hochwertige Stahlrahmen der Renault 853-Serie kostet mehrere Tausend, während der Stahlrahmen des italienischen Konago Zehntausende kostet. Also ist das, was zu Ihnen passt, das Beste.