单车旅行知识 如何判断车架的材质

你知道吗?铝制车架骑起来最不舒服?钛车架又软又滑?钢制车架有比较好的骑乘品质但会随着年代的久远而变形?
其实,以上皆非 。
长久以来有为数众多的关于车架材质的说法其实是错误的 。事实的真相是,只要选择了合适的管径、管壁厚度及车架几何,用任一项现有的车架材料,都可以建造出符合你对骑乘品质要求的车架 。
刚性、强度和重量
强度和刚性是大家经常搞错的二个特性,要了解不同材质车架间的差异,有必要弄清楚这二个特性的差异 。假设一根金属棒的一端固定在夹具上,另一端加上一定的重量使得这根金属棒暂时弯曲,当把那个重物移开时,金属棒立即回复原来的形状 。同样的重量加诸于不同材料时,会产生不同的弯曲程度,这就是刚性 。另假设挂在金属棒另一端的重量,重到足以使金属棒产生永久的变形,也就是说,当移开重物时,金属棒仍然呈现弯曲,无法完全回復塬状,即所谓的降伏(yield) 。使材料达到降伏的力量因材料不同而不同,这就是所谓的强度 。
刚性(Stiffness)
刚性影响车架的骑乘品质,因为车架最怕在正常骑乘时发生变型 。刚性决定于材料的弹性系数,而相当重要的是弹性系数和金属的品质及其合金的成份无关 。举例来说,所有种类的钢,基本上具有相同的弹性系数 。
强度(Strength)
强度和车架的耐用度相关但和骑乘品质无关 。强度(strength)由材料的降伏强度(yield strength)决定 。降伏强度和车架管材的品质、热处理制程及合金成份(某些品牌型式)有相当大的关系 。
重量(Weight)
除了强度和刚性之外,重量也是一个议题 。和刚性一样,重量受到材料合金成份的影响相当轻微 。即便你的车架贴着"Lite Steel TM"(轻量化钢材),事实上,所有的钢材几乎具有相等的重量 。
这儿有三种常见车架材质的一些特性 。
弹性系数(刚性) 降伏点重量
铝 10-1111-59(4-22煺火后) 168.5
钢 3046-162490
钛 15-16.540-120280
要注意,刚性和重量和材料的品质、热处理或合金成份无关 。举例来说,所有的车用钢管,从大卖场的廉价单车到价值数千美元的单车都有相同的弹性系数30,以及490的重量 。
任何告诉你某种特定品牌的钢(或铝、钛)会更轻或有更佳刚性的人,都是在膨风 。在不同品质(同一材质)的管材之间,差异的是降伏强度,而非重量或刚性 。由上表得知,当管径、壁厚相同时,铝制车架的刚性只有钢制车架的三分之一,钛制车架也只有钢制车架的二分之一的钢性 。铝的降伏值和钢或钛相较之下显得相当脆弱,代表它比较容易损坏 。在重量方面,同样规格的铝制车架只有钢制车架的三分之一,钛製车架约为钢製车架重量的二分之一 。
以上仅是一般性比较,并没有太大的意义,因为没有人会用同样的规格来打造这三种不同材质的车架 。
实际的单车依材料的特性加入计算,选择组成车架的每支管材的管径和壁厚 。这时和车架刚性主要相关的为管径,和强度主要相关的则为管材壁厚(管径也会有相关),而管径和壁厚则影响了车架重量 。
车架制造商必须衡量不同管径、壁厚和车架刚性、强度、重量的关联,作取舍 。
钢与钛
回到上表,你可以发现钛制车架和钢制车架几乎具有同样的强度,但只有钢製车架的一半重量和一半刚性 。这样的车架由于刚性变小,特别是在负重长途骑乘时,会感到有点滑熘 。车架製造商可以用较大的管径来加强刚性,虽然会增加一点重量,但仍会比一般的钢制车架来得轻 。


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