La comparaison entrecadres de vélo en titaneet d'autres cadres a ses propres avantages et inconvénients pour plusieurs types de matériaux de cadre connus :
À l'heure actuelle, l'acier est le matériau le plus utilisé et le plus utilisé dans l'industrie de la fabrication de bicyclettes. La technologie des cadres en acier est assez mature. Grâce à l'optimisation de la composition, du processus de traitement thermique avancé et de la technologie de traitement, la paroi du tuyau en acier peut atteindre l'épaisseur idéale sous le principe d'assurer la performance. Les avantages des cadres en acier sont (1) de bonnes performances de traitement et une technologie mature. Le cadre en acier est le cadre avec la plus longue histoire de recherche, et sa technologie à tous égards est meilleure que les autres matériaux. Par conséquent, il y a relativement peu de difficultés dans la conception et la fabrication. (2) Bonnes performances de soudage. Par rapport au titane, à l'aluminium et à d'autres alliages légers, le soudage de l'acier a des exigences relativement faibles en matière d'atmosphère protectrice. Après le soudage, il n'est généralement pas nécessaire d'éliminer les défauts du processus de soudage par un traitement thermique, ce qui réduit l'investissement en équipement. (3) Bonne performance d'absorption des chocs. (4) Avantage de prix : par rapport à d'autres matériaux, les matériaux en acier présentent un avantage de coût inébranlable en termes de quantité de fabricant, de quantité de produit, de technologie de traitement et de gamme d'applications. Inconvénients du cadre en acier : (1) facile à rouiller. Le tube en acier à paroi mince est utilisé dans l'application actuelle. Si le traitement anti-corrosion de surface n'est pas appliqué, la corrosion sera faible dans le temps et l'impact sur les propriétés mécaniques du cadre sera également très important. Par conséquent, le traitement anti-corrosion du cadre en acier avant la livraison doit être pris en compte. (2) Fatigue du métal causée par la concentration des contraintes. L'influence de ce facteur réside principalement dans la zone de soudage affectée thermiquement. La contrainte résiduelle et la ségrégation des composants produites pendant le processus de soudage affecteront les propriétés mécaniques du matériau dans une certaine mesure ; De plus, si des impuretés pénètrent dans la soudure pendant le soudage, une concentration de contraintes se produira autour des impuretés. (3) Poids du cadre. Bien que le poids du cadre en acier diminue et que l'épaisseur de la paroi du tube en acier utilisé comme cadre atteigne presque la limite, il existe toujours un certain écart entre le cadre en acier et certains cadres légers (en particulier les cadres en fibre de carbone) dans l'application. champ.
L'aluminium lui-même présente les avantages d'une faible densité, d'une bonne plasticité, d'une résistance à la corrosion, etc. Après alliage avec d'autres métaux, les propriétés mécaniques seront considérablement améliorées. La plupart des alliages d'aluminium utilisés dans les vélos sont des séries 6000 (Al-Mg-Si) et 7000 (Al-Zn-Mg-Cu). Les matériaux en aluminium sont généralement chauffés avant utilisation pour améliorer leurs performances afin de répondre aux besoins des applications pratiques. Avantages du cadre en alliage d'aluminium : (1) Il peut être transformé en un cadre léger. (2) Bonne résistance à la corrosion dans les environnements atmosphériques. L'aluminium lui-même est un métal qui se corrode facilement. Il s'oxydera immédiatement lorsqu'il sera placé dans l'air et formera un film d'oxyde très fin. Cependant, lorsque cette couche de film d'oxyde s'accumule dans une certaine mesure, elle protège la carrosserie d'une corrosion supplémentaire. Inconvénients du cadre en alliage d'aluminium : (1) Le module d'élasticité et la rigidité de l'aluminium sont faibles. Généralement, des méthodes telles que l'élargissement du diamètre extérieur du tuyau, l'utilisation d'un tuyau plat ou la réalisation d'un traitement thermique sur le tuyau en aluminium sont adoptées pour minimiser l'impact d'un module d'élasticité inférieur sur les performances du cadre et s'adapter au changement de contrainte. pendant l'utilisation. (2) Un traitement thermique est nécessaire. La plupart des alliages d'aluminium doivent subir un traitement thermique avant utilisation (à l'exception des tuyaux en alliage d'aluminium 7075), sinon, la résistance est difficile à satisfaire aux exigences et l'achat d'équipements de traitement thermique entraînera une augmentation des coûts de production dans une certaine mesure.
Le matériau CFRP signifie que la fibre de carbone est ajoutée à la matrice de résine en tant que phase de renforcement pour former un composite. En raison de l'anisotropie des fibres de carbone, la disposition et la direction de chevauchement des fibres de carbone doivent être prises en compte lors du processus composite. Par rapport à d'autres matériaux, les composites en fibre de carbone présentent les avantages suivants : (1) haute résistance et légèreté. La résistance à la traction de la fibre de carbone est supérieure à celle de l'acier, mais la densité du matériau composite est bien inférieure à celle de l'alliage d'aluminium. De telles propriétés sont sans aucun doute attendues tant par les fabricants que par les utilisateurs. (2) Bonne absorption des chocs. Avec ses excellentes performances d'absorption des chocs, il peut être utilisé pour fabriquer des vélos sans amortisseurs. (3) Moulage intégral. La méthode de formation de base d'un cadre en CFRP consiste à verser la résine dans le moule pavé de fibre de carbone pour une formation intégrale, de sorte que la connexion entre les cadres n'est pas prise en compte. Inconvénients du cadre en fibre de carbone : (1) Calcul de contrainte complexe. La résistance au cisaillement de la fibre de carbone n'est pas très bonne. Par conséquent, des calculs de contrainte complexes doivent être effectués pendant le traitement et les fibres de carbone doivent être disposées en fonction des résultats afin d'obtenir une bonne combinaison de propriétés. (2) La taille ne peut pas être modifiée après le traitement et le moulage, et seul le modèle correspondant du moule peut être produit. Chaque fois qu'un nouveau modèle est développé, un autre moule doit être conçu et fabriqué. (3) Vieillissement de la matrice de résine. (4) Le prix est élevé.
L'alliage de titane est un matériau haute performance utilisé dans les produits aérospatiaux et possède d'excellentes propriétés de matériau métallique. Il est actuellement internationalement reconnu comme le matériau le plus avancé et le plus idéal pour produire des vélos de haute qualité destinés à divers sports et loisirs. Les caractéristiques exceptionnelles de l'alliage de titane sont légères, haute résistance, bonne élasticité, résistance aux chocs, bonnes performances de fatigue, résistance à la corrosion et ne rouillent jamais. Les vélos, en particulier les voitures de course, nécessitent un poids léger, une bonne rigidité et de bonnes performances d'impact. Un poids léger peut améliorer la vitesse et réduire la consommation physique lors des sports de longue distance ; Le cadre de vélo avec une bonne rigidité est propice à la conversion de la force motrice et améliore les performances de maniabilité; Le cadre de vélo avec une bonne absorption des chocs peut mieux réduire l'impact de la route, réduisant ainsi la fatigue du conducteur. Avantages du cadre en titane : (1) faible densité et résistance spécifique élevée. Le poids de l'alliage de titane ne représente que 50 % de celui de l'acier et son rapport résistance/poids est supérieur de 28,4 % à celui de l'acier au chrome-molybdène. La limite de fatigue de l'alliage de titane est le double de celle de l'acier, et les vélos en alliage d'aluminium ne peuvent pas être comparés aux cadres de vélo en alliage de titane à cet égard après une longue période d'utilisation. En tant que matériau en alliage de titane à haute résistance et à faible densité appliqué aux cadres de vélo, il rendra non seulement les cadres de vélo légers et solides, mais rendra également les cadres de vélo plus durables. (2) Pas de rouille. Le titane ne se corrode pas dans l'environnement général, donc lorsqu'il est utilisé comme matériau de structure, aucun traitement anti-corrosion supplémentaire n'est requis.
poids léger
Avec une faible densité et une résistance spécifique élevée, le poids de l'alliage de titane ne représente que 50 % de celui de l'acier.
Résistance à la corrosion
Le titane est plus résistant à la corrosion que l'acier inoxydable et aucun traitement anti-corrosion n'est nécessaire
Inconvénients du cadre en titane : (1) Prix élevé. Dans la nature, le titane se trouve sous forme de dioxyde de titane. Le processus de raffinage et de traitement est complexe et les exigences techniques sont élevées et prennent du temps, de sorte que le coût est élevé. (2) Le coût de soudage est élevé. En raison de la grande affinité entre le titane et l'oxygène, le dioxyde de titane se transforme rapidement en dioxyde de titane au contact de l'air. Le dioxyde de titane est cassant et dur, et par conséquent, la résistance de ce composant continuera à se détériorer. Par conséquent, le soudage sous protection gazeuse inerte doit être utilisé pour le soudage des cadres en titane. La méthode courante est le soudage TIG (TIG : abréviation de tungstène et gaz inerte) : l'électrode de tungstène est utilisée pour le soudage sous protection d'argon, et le coût du soudage est élevé. Pour la fabrication de cadres de bicyclettes, parmi de nombreux matériaux métalliques, l'alliage de titane répond en même temps aux exigences ci-dessus, c'est donc un matériau très idéal pour la fabrication de cadres. L'alliage de titane a une excellente résistance à la corrosion, une durée de vie plus longue que les autres matériaux métalliques et non métalliques, et il est durable sans vieillissement, usure et rayures. En tant que cadre de vélo, sa surface n'a pas besoin de peinture, car elle ne rouille pas et ne se corrode pas comme les cadres en fer et en aluminium, et peut résister aux pluies acides, aux rayons ultraviolets, à l'humidité et à d'autres érosions, vous n'avez donc pas à vous soucier de son la surface métallique formera des piqûres et de la rouille en raison de l'exposition à l'air. Le cadre du vélo en alliage de titane rend le cycliste plus sûr et plus fiable. Il ne cassera pas d'un coup. Lorsqu'il se cassera, il partira d'une petite fissure, qui sera remarquée à ce moment-là; Même en cas de collisions et de fractures accidentelles, la ténacité unique du métal protégera l'utilisateur contre les blessures.
