Cuadro de bicicleta, acero al cromo-manganeso, acero al cromo-molibdeno, aleación de aluminio (la fibra de carbono y la aleación de titanio son demasiado caras para considerarlas), ¿qué material es duradero? ¿Encontrar los pros y los contras de cada material?
La aleación de aluminio es el material más utilizado en el mercado. Sus ventajas son su peso ligero, alcanzando una dureza y rigidez óptimas en poco tiempo, fácil de moldear y no se oxida. Si es liviano, el tubo se puede estirar extremadamente delgado. Si es fuerte, se puede cortar con moldes CNC para crear una apariencia exagerada y una resistencia asombrosa. La desventaja es que casi no tiene elasticidad y acumula fatiga del metal. Además, debido a que es sensible, liviano y muy rígido, transmite fácilmente las vibraciones del suelo, lo que resulta en un pobre confort de conducción.
El acero es el material más utilizado en el cuadro de las bicicletas. Sus principales ventajas incluyen buena rigidez durante la conducción prolongada, tubos elásticos (absorción de impactos), múltiples métodos de conexión de tubos, buena procesabilidad, fácil soldadura y sin necesidad de tratamiento térmico, por lo que el costo y el precio son relativamente bajos. Las desventajas son el sobrepeso, la facilidad de oxidación si no se mantiene adecuadamente, la dificultad para formar tuberías y la fatiga del metal.
Acero al Cromo-Molibdeno (Hierro-Cromo-Molibdeno)
En los 100 años de historia de las bicicletas, el hierro ha sido el material ideal para la rigidez y el equilibrio del peso. La característica más importante de la estructura de hierro es que se pueden seleccionar los tubos de hierro necesarios de diversas composiciones y espesores para la aceleración. De este modo, puede elegir el cuadro con el tamaño, la rigidez y la sensación de conducción más adecuados, lo que resulta muy beneficioso para los ciclistas experimentados que también son sensibles a diferencias de unos pocos milímetros. Su mayor desventaja es que es más pesado que otros materiales. Sin embargo, los marcos de hierro recientes han sido tratados térmicamente y los tubos delgados se convierten en tubos gruesos, de modo que la aleación ligera no pierda peso.
El acero al cromo-molibdeno es una aleación de cromo y molibdeno.
●Ventajas del marco de acero al cromo-molibdeno
(1). Buen rendimiento de procesamiento.
La estructura de acero al cromolibdeno es la estructura más antigua, por lo que ha sido la que más tiempo ha sido estudiada. Los tubos muy finos ahora pueden alcanzar la resistencia requerida del marco.
(2) Buen rendimiento de absorción de impactos.
La sensación de conducción es excelente, como por ejemplo "la sensación de conducción es como un resorte". Los tubos de acero al cromolibdeno que componen el marco tienen excelentes propiedades de absorción de impactos.
(3) Fácil de soldar
El acero al cromolibdeno es más fácil de soldar que el titanio y el aluminio. Se puede diseñar en formas famosas. Además, no se requiere tratamiento térmico después de la soldadura, por lo que no se requieren grandes equipos de tratamiento térmico y el costo es bajo.
(4) Precio económico
Aunque algunos marcos de acero al cromo-molibdeno de alta gama son caros, generalmente son muy baratos. También se puede decir que puedes comprar un marco de alta gama a un precio económico.
●Desventajas de la estructura de acero al cromo-molibdeno
(1).
El acero al cromo-molibdeno utilizado para el marco contiene cromo, pero la cantidad añadida es pequeña (el acero inoxidable contiene un 12% de cromo). Si no hay tratamiento superficial, se oxidará fácilmente cuando haya heridas. Sin embargo, generalmente se realiza un tratamiento de prevención de oxidación. Al conducir, la carne de la tubería se presiona muy finamente y el impacto del óxido será muy grande. Óxido → Reducción de la presión de la carne → Reducción de la resistencia (concentración de tensiones).
(2) La fatiga del metal es significativa (fatiga del metal causada por la concentración de tensiones).
Si utilizas una estructura de acero al cromo-molibdeno muy fina, ¡cuidado! Por supuesto, la fatiga del metal se producirá en cualquier metal, incluido el aluminio. En pocas palabras, el fenómeno de fatiga del metal significa que, aunque el metal tiene una pequeña fuerza para evitar la deformación plástica, puede dañarse cuando se aplica tensión repetidamente (lo que se denomina concentración de tensión fina). Cuando se producen accidentes aéreos, a veces se debe a la fatiga del metal en una determinada parte. Con las bicicletas, es posible que no se mantenga la resistencia debido a la fatiga del metal. Por ejemplo, la fuerza de impacto generada durante el DH acorta la vida útil de la bicicleta. Si no se siente suave al pisarlo, es probable que el metal esté cansado.
Las características de la cristalización cambian significativamente en el lugar de soldadura, por ejemplo desde el lado de la tubería (cuerpo base) hasta el lugar de fusión (junta de fusión). Para poder homogeneizar estos tejidos se deberían haber cristalizado nuevamente (más detalles más adelante). Sin embargo, es posible que hornos tan grandes no estén disponibles en las plantas de procesamiento de estructuras. Por otro lado, este tratamiento vuelve a endurecer el tubo enfriado, reduciendo la resistencia del tubo reforzado.
Por las razones anteriores, se utilizan diversos métodos para soldar. Como utilizar soldadura a baja temperatura y otros métodos para crear el marco. Independientemente de una soldadura excelente, la diferencia de temperatura entre la parte soldada (por encima de 1000 °C) y el otro lado de la tubería (temperatura ambiente) se reducirá cuando se enfríe, creando tensión residual. Cuando el componente se somete a concentraciones de tensión, pueden desarrollarse grietas. Como resultado, la conducción prolongada puede provocar fatiga del metal y el microendurecimiento también empeora la absorción de impactos.
Aleación de aluminio (aluminio-magnesio-silicio, aluminio-zinc-magnesio-(cobre))
Los marcos de aleación de aluminio se utilizan desde hace mucho tiempo. El peso ligero y el bajo precio son sus ventajas. Pero en términos de "ligereza", los actuales no se diferencian mucho de los materiales de hierro. La reacción de los conductores experimentados es que es "ligero pero fácil de doblar". Aunque se ha mejorado muchas veces, todavía no puede superar la deficiencia del bajo módulo elástico de Young. Recientemente, para aumentar el módulo de elasticidad de Young y aumentar el diámetro exterior de la tubería, se utilizan tubos planos o se tratan térmicamente tubos de aluminio para fabricar marcos rígidos y livianos. Este último marco de aleación de aluminio es lo suficientemente ligero y resistente para el conductor.
La aleación de aluminio es una aleación en la que al aluminio puro se le añade magnesio, zinc, silicio, cobre y otros metales. El aluminio en sí tiene las ventajas de ser liviano, buena plasticidad y resistencia a la corrosión. Las propiedades mecánicas mejoran significativamente después de agregar otros metales. La mayoría de las aleaciones de aluminio utilizadas en las bicicletas son las series 6000 (Al-Mg-Si) y 7000 (Al-Zn-Mg-Cu). Se pueden convertir en varios materiales después del tratamiento térmico (el aluminio puede soportar altas temperaturas y cambiará). sus propiedades a altas temperaturas).
La serie 6000 se considera un material resistente a la corrosión, tiene buena resistencia y buena soldabilidad. La siguiente tabla muestra la resistencia mecánica de la aleación 6061 más utilizada.
La serie 7000 es el material más resistente entre las aleaciones de aluminio.
●Ventajas de los marcos de aleación de aluminio
(1). Se pueden fabricar marcos livianos.
El aluminio tiene un peso específico más ligero, pero no es lo suficientemente resistente. Para aumentar su resistencia, se alea y se trata térmicamente. [Proceso de tratamiento térmico] Se adopta el método de fortalecimiento por precipitación por envejecimiento. En definitiva, en el metal se forman sustancias que dificultan la deformación del metal. El tratamiento térmico a una temperatura determinada provocará precipitación de envejecimiento. Sin el marco de este procedimiento, el envejecimiento también se producirá a temperatura ambiente. En otras palabras, si colocas un marco en la habitación, gradualmente se hará más fuerte.
Muchos marcos de aleación de aluminio están hechos de 6061T6. La marca T6 indica tratamiento térmico y envejecimiento. Sin tratamiento térmico, la resistencia sólo puede alcanzar 1/2 o 1/5.
Las piezas de bicicleta marcadas con 7075 (como bielas XTR, etc.) no han sido sometidas a un tratamiento térmico estricto. Es decir, como no hay envejecimiento, se envejece a temperatura ambiente. La aleación 7075 necesita un tratamiento térmico, lo que puede aumentar su resistencia 5 veces.
Además, la aleación 7005 también se utiliza habitualmente para fabricar bastidores de automóviles. No es tan fuerte como el 7075, pero puede envejecer adecuadamente a temperatura ambiente. Este material también se puede adelgazar mediante un acolchado. Sin embargo, el material en sí tiene baja resistencia y módulo de Young, por lo que el diámetro de la tubería se aumenta para aumentar la rigidez. Este tipo a menudo se denomina tubo grueso de aluminio.
(2) La apariencia no cambia mucho después de un uso prolongado.
El aluminio en sí es un metal que se corroe fácilmente. Casi no hay aluminio sin oxidar en el aire y se oxidará inmediatamente cuando se coloque en el aire, formando una fina película de óxido. ¿Por qué no se oxida? La razón es que una vez que la película de óxido alcanza un cierto nivel, evita una mayor oxidación. La película de óxido es casi incolora, por lo que no es fácil detectar cambios en su apariencia (a veces se vuelve blanca).
Por otro lado, cuantas más veces se monta en una bicicleta fabricada con este material, más veces se ve sometida a fuerza, y la fuerza también cambia significativamente. Recientemente, en aras del aligeramiento, muchas monturas se fabrican con materiales finos (delgados hasta el extremo). Todos ellos son de aleación de aluminio y no tienen límite de fatiga. ¿Qué pasará con la fuerza después de un uso prolongado? El SC61-10A producido por Dedacciai es un tubo granallado en superficie (tratado con KET) El propósito de este tratamiento es extender la vida útil. Según datos publicados, se puede incrementar en un 140%. El tratamiento KET provoca daños por fatiga debido a grietas en la superficie del metal, por lo que se utiliza tecnología de endurecimiento para aumentar la dureza de la superficie del metal.
●Desventajas de los marcos de aleación de aluminio
(1). El aluminio es un material con poca elasticidad y rigidez. Por lo tanto, utilice tubos más gruesos o cambie la forma, como tubos transversales, o agregue tubos acolchados.
(2) Se requiere tratamiento térmico.
Es necesario un tratamiento térmico, de lo contrario la fuerza no será suficiente. Por lo tanto, las fábricas ordinarias de pequeña escala no pueden permitirse el lujo de comprar equipos de tratamiento térmico. Especialmente para las tuberías de aleación de aluminio de la serie 6000, en la mayoría de los casos, las condiciones del tratamiento térmico las especifica el fabricante de la tubería.
El acero al Cr-Mn es un tipo de acero de alta resistencia, utilizado principalmente en condiciones de trabajo duras como impacto, extrusión y desgaste del material. El modo de falla es principalmente el desgaste y algunas piezas se rompen y deforman.
Efecto de rendimiento
●La característica más importante del acero con alto contenido de manganeso es que, bajo fuertes condiciones de impacto y extrusión, la capa superficial se endurece rápidamente, lo que permite que la capa endurecida mantenga la austenita en su estado original. el centro. Tiene buena tenacidad y plasticidad, así como buena resistencia al desgaste. Esto es inalcanzable con otros materiales. Sin embargo, la resistencia al desgaste del acero con alto contenido de manganeso sólo muestra superioridad cuando existen condiciones suficientes para formar endurecimiento por trabajo, y es pobre en otros casos.
●Si se trata sólo de durabilidad, elija un marco de acero al cromo-molibdeno.
Espero que esto ayude.