Профили за екструдиране на велосипеди и велосипедни рамки: Какви алуминиеви сплави се използват?

Виждам, че ездачите искат леки и здрави рамки. Те се притесняват за пукнатини или тегло.

Алуминиеви сплави като 6061 и 7005 са често срещани, защото балансират между здравина и тегло.

В тази статия е обяснено кои сплави са най-подходящи за екструдиране на профили за рамки на велосипеди.

Какви алуминиеви сплави се използват за профили на рамки за велосипеди?

Веднъж сам си построих рамка за шосеен велосипед. Тествах тръби 6061 и 7005. Всяка сплав се усещаше различно при заваряване и се караше различно по хълмове.

6061-T6 и 7005-T6 са основните сплави, използвани при екструдирането на рамки за велосипеди. 6061 е по-лесна за заваряване, а 7005 е по-здрава и не се нуждае от термична обработка след заваряване.

Потопете се по-дълбоко: Защо тези сплави са популярни

И двете сплави предлагат баланс между тегло, здравина и обработваемост:

• 6061-T6:

  • Отлична заваряемост
  • Добра устойчивост на корозия
  • Якост на опън ~290?MPa
  • Якост на провлачване ~241?MPa
  • Идеален за рамки по поръчка и CNC обработка

• 7005-T6:

  • По-висока якост на опън (~350MPa) и граница на провлачване (~328MPa)
  • Не е необходимо стареене след заваряване
  • Може да бъде по-твърд, подходящ за агресивно каране
  • Малко по-тежък и по-твърд

Таблица за сравнение на сплавите

Изпробвах 6061-DS (двойно разтворен), който дава добра здравина с фино зърно и по-гладко усещане при каране.

Време за викторина:

Как процесите на екструдиране влияят на здравината на рамката?

Веднъж посетих завод за екструдиране. Видях профили с дълга зърнена структура. Инженерът показа, че посоката на екструдиране влияе върху якостта на умора.

При процеса на екструдиране металните зърна се подреждат по дължината на тръбата. Това подобрява здравината по дължина и устойчивостта на умора.

Потопете се по-дълбоко: Поток на зърното и параметри на екструдиране

Екструдирането прокарва нагрята заготовка през оформена матрица. Тя оформя формата на тръбата и изравнява структурата на зърната.

Ориентация на зърното

• Зърното се движи по тръбите на рамката
• Изравнените зърна подобряват живота при умора
• Случайното зърно може да доведе до слаби зони

Дебелина на стената и геометрия на профила

Екструдирането позволява създаването на сложни форми:

• Участъци с дебели стени около фугите
• Тънка стена в средата за тегло
• Вградени в профила укрепващи ребра

Този контрол на формата увеличава здравината без заваряване на повече материал.

Скорост и температура на екструдиране

• Високата температура на заготовката прави потока плавен
• Бавната скорост подобрява подравняването на зърната
• Охлаждането трябва да бъде равномерно, за да се избегнат остатъчни напрежения.

Термична обработка T6 след екструдиране

• Термична обработка с разтвор -> закаляване -> стареене до T6
• Обработката T6 увеличава максимално здравината
• Ако го пропуснете, ще получите T4 с по-ниска якост

Тествах две рамки: едната само T4, а другата изцяло T6. Рамката Т6 се усещаше по-твърда при спринтове и издържаше по-дълго при тестовете за умора.

Време за викторина:

Можете ли да персонализирате екструдираните рамки за велосипеди?

Ездачите и марките искат собствени форми. Работих с малък производител на рамки, който поръча уникални екструдирани профили със специфични форми на тръбите.

Да, профилите могат да се персонализират в голяма степен. Можете да проектирате персонализирани напречни сечения, дебелини на тръбите и вътрешни канали.

Потопете се по-дълбоко: Опции за проектиране на екструдиране по поръчка

Чрез неговия проект научих стъпките:

1. Дизайн на профила

   • Дизайнерите изготвят напречно сечение в CAD
   • Включват заваръчни зони, клинове, вътрешни ребра

2. Създаване на матрица

   • Стоманена матрица, изработена при строги допуски cm
   • Скъпи първоначални разходи, но за многократна употреба

3. Пилотни изпълнения

   • Първи екструзии за фина настройка на потока и охлаждането
   • Регулиране на матрицата или процеса при необходимост

4. Пълно производство

   • След тестовете увеличете размера на партидите
   • Проверки на качеството на размерите и микроструктурата

5. Обработка след екструдиране

   • Рязане, разтягане за намаляване на деформациите
   • Термична обработка, след това оформяне и заваряване

Типични потребителски функции

• Асиметрични тръби за настройка на отговора
• Вътрешни мостове за прокарване на кабели
• Спрегнати профили с по-дебели краища и по-тънък център
• Декоративни форми за брандиране или функционални стъпки

След като създадохме прототип на скоба за кормилото, интегрирана в долната тръба. Това спести заваряване и намали теглото. Бяха необходими две пилотни серии, за да се усъвършенства матрицата преди производството.

Време за викторина:

Как да изберем екструдиращ профил за олекотени рамки?

Исках велосипед за катерене, който да е възможно най-лек. Избрах тънки стени и заострени участъци от екструзията. След това ги обработих термично до пълния им клас T6.

За да създавате леки рамки, избирайте сплави като 6061?DS, използвайте профили с челно и кухо сечение и осигурете темпериране по T6 след екструдиране.

Потопете се по-дълбоко: Стъпки за постигане на оптимален олекотен профил

Изграждането на правилната екструзия означава да се вземат предвид:

1. Сплав и темперамент

• 6061 DS или 7005 в зависимост от здравината спрямо нуждите за заваряване
• Винаги използвайте T6 след екструдиране

2. Дизайн на стената на тръбата

• Двойно прегънат: дебели краища, тънък център
• Конусни секции: по-тънък в близост до седалковата тръба
• Добавяне на ребра отвътре за твърдост без дебели стени

3. Форма на напречното сечение

• Кръгла форма за лесно усещане при пътуване
• Овални или аеродинамични форми, когато вятърът има значение
• Конусовиден преден триъгълник за твърдост, заден триъгълник за съответствие

4. Дължина на профила и заваръчни съединения

• Дългите профили намаляват броя на заварките и съединенията
• По-малко заварки намаляват риска от повреда и спестяват тегло

5. Профилиране и довършителни работи

• Разтягане за изравняване на зърната и премахване на напрежението
• Груба обработка преди окончателното CNC
• Полиране и анодиране или боядисване за финишно покритие

Примерна таблица: Опции на профила

Построих една рамка с вътрешно оребряване - стените на тръбите бяха с дебелина 0,9 мм, но твърдостта беше отлична. Теглото падна с 200 г в сравнение със стандартната рамка.

Време за викторина:

Заключение

Изборът на подходяща сплав, процес на екструдиране и персонализиран профил може да доведе до леки и здрави рамки за велосипеди. Стъпките включват избор на 6061 или 7005, проектиране на профили с челно или оребрено сечение, използване на T6 и обмислена геометрия. Резултатът е издръжливо, леко и високопроизводително каране.