Сталь hi ten характеристики

Обновлено: 04.05.2024

Сталь, алюминий, углепластик, а может быть титан? Как выбрать, чтобы велосипед не разочаровал?

При выборе велосипеда материал рамы даже более важен, чем качество оборудования и общая цена. Компоненты можно поменять, а рама будет с вами всегда, пока велик принадлежит вам. К тому же на раму и вилку приходится большая часть стоимости, поэтому перед покупкой стоит подумать, что предпочесть. Так что же?

Человечество достигло многого, но пока не придумало материал, который позволял бы производить рамы сложных форм с безупречными соединениями труб, достаточно упругие для комфортной езды и одновременно достаточно жёсткие для езды эффективной, лёгкие, но прочные, поддающиеся ремонту в случае аварии и при этом недорогие.

Идеального материала нет. А раз его нет, значит выбор любого — это всегда компромисс.

Технически сделать раму можно из чего угодно, от веток до чистого золота. Но здравый смысл и опыт производителей вывели список из четырёх основных материалов, в который за сочетание физических свойств и возможностей обработки вошли сталь, алюминий, углепластик, или по-другому карбон, и титан.

Сегодня именно из них делают подавляющее большинство велосипедных рам в мире.

Сталь

Как сплав железа и углерода сталь хороша своей прочностью и способностью гасить мелкие вибрации от неровной дороги. Если обобщить другие характеристики разных типов и марок стали, получится тяжёлый и упругий металл, ремонтопригодный и перерабатываемый, легко поддающийся коррозии, но при этом долговечный из-за высокой устойчивости к усталости.

Усталость — это постепенное накопление внутри детали микроповреждений, возникающих от регулярных напряжений. Со временем повреждения изменяют свойства материала, например, делают его более хрупким, менее устойчивым к деформации, образуют трещины и приводят к разрушению.

Сталь различают по типам и маркам, в зависимости от вида и количества примесей.

Углеродистая — самая обычная дешёвая сталь, из которой делали советские велики. Она легко сваривается, но обладает не самыми лучшими эксплуатационными свойствами. Помните старые велосипеды в деревне у дедушки, «худые», ржавые и тяжёлые? Вот они как раз из самой доступной в то время обычной стали.

Hi-ten (или Hi Tensile, конструкционные стали улучшенного качества) — несмотря на слово «Hi», обозначающее «высокий» или «высший», выдающимися качествами этот материал не обладает.

Сегодня не существует единого чёткого регламента по характеристикам hi-ten стали, поэтому большинство производителей выпускают эту марку с максимально возможной экономией. Рамы из неё можно встретить в ретровелосипедах или в самых дешёвых современных моделях.

Чтобы понять, какой может быть качественная конструкторская сталь, нужно разобраться, что даёт стали легирование — добавление в сплав примесей для улучшения свойств основного материала.

Легированная сталь — это углеродистая сталь с определёнными элементами. Например, сплав с молибденом и хромом называется хромоль или Cro-Mo. Он легко поддаётся обработке, не требует подогрева перед сваркой и плавного охлаждения после. Хромоль легче и значительно прочнее hi-ten, устойчивее к коррозии и хорошо гасит вибрации.

Для изготовления велосипедных рам чаще всего используется легированная конструкционная хромомолибденовая сталь 30ХМА ГОСТ 4543 или 4130, если следовать американской классификации. Производители иногда указывают на своих велосипедах марку металла, особенно если хотят подчеркнуть его высокое качество.

Долгое время сталь оставалась основным материалом велосипедных рам, потому что была относительно недорогой и простой в обработке. Эта классика велостроения жива и сегодня, хотя в последние годы её использование сократилось.

Основные причины потери популярности в том, что сталь ощутимо тяжелее, чем алюминий или карбон, а это делает её непригодной для велосипедов высокого класса особенно для профессионального спорта. К тому же массовое производство стальных рам дороже, чем алюминиевых.

Но это не значит, что в мире велосипедов нет места для стали. Она остается популярным материалом для тех, кому не важен вес, но важны прочность, комфорт во время езды и возможность легко починить поломку — для велотуристов.

Алюминий

Чистый алюминий мягкий, но когда он образует сплавы, его твёрдость возрастает, поэтому для производства рам используют металл с добавками магния, кремния, меди и цинка.

В велосипедной индустрии применяются в основном три марки сплава:

7005, где основная добавка — цинк
6061 с добавками магния и кремния
7075, куда добавлено больше меди и цинка.

У этих материалов разные физические свойства. Например, 7075 самый тяжёлый, твёрдый и прочный, 6061 легче и технологичнее, то есть из него проще (и дешевле) делать рамы из труб сложного сечения с баттингом.

Баттинг — технология изготовления, при которой труба по длине имеет разную толщину стенок: более тонкую в местах с наименьшей нагрузкой и более толстую в местах с наибольшей. Делается для уменьшения веса детали без снижения прочности.

Сплавы отличаются, но не так, чтобы это мог заметить обычный любитель в повседневной жизни. Кроме того, сравнивать велосипеды исключительно по марке металла было бы неправильно.

Даже если сплав лучше, то это абсолютно не значит, что лучше сама рама. На качество и эффективность езды влияют разные факторы: геометрия, форма и толщина труб, тип и качество их крепления, вес.

Все рамы из алюминия относительно лёгкие, жёсткие и отзывчивые, на них легко разгоняться и управлять велосипедом. Это одновременно является и недостатком — рама не амортизирует, и колебания передаются человеку практически без изменений. Также этот металл накапливает усталость и в среднем через 10-15 лет может разрушиться внезапно, а ремонтировать его сложно.

Алюминий легко реагирует с кислородом и в нормальных условиях всегда покрыт прочной оксидной плёнкой. Она защищает его от дальнейшего окисления, поэтому коррозия невозможна — отличное качество для велосипедной рамы. А ещё алюминий доступный и недорогой, что делает его хорошим выбором для тех, чей бюджет ограничен.

Карбон

Углепластик или карбон пришёл в велоиндустрию из авиакосмической отрасли. Это полимерный материал из тонких нитей углеродного волокна, соединённых в определённом порядке полимерной смолой.

Из карбона можно создавать рамы практически любых форм, которые невозможны с другими материалами. Изменяя толщину и направление отдельных волокон, а также количество слоёв, производители могут добиваться нужной степени упругости и жёсткости в разных участках рамы и получать невероятно лёгкие, прочные и комфортные велосипеды. А так как углепластик не является металлом, коррозия ему не страшна.

Единственный минус — это хрупкость. Главную опасность представляют точечные ударные нагрузки, которые могут разрушить карбоновый монолит, если их вектор не совпадает с направлением волокон. Не редки случаи, когда после неудачного падения или столкновения рама из углепластика полностью приходит в негодность.

Карбон — почти синоним дорогого велика. Этот материал используют в рамах высококлассных горных и шоссейных моделей, спортивных трековых и гоночных велосипедах, для которых важен низкий вес и аэродинамические качества. В последние годы карбон стал появляться и в топовых моделях многих популярных производителей.

Титан

Ещё один материал «для космонавтов», популярный у изготовителей профессиональных и эксклюзивных велосипедов.

Сплавы этого металла обладают лучшими качествами стали, алюминия и карбона. У титана самое высокое среди всех металлов соотношение прочности и веса, он не подвержен коррозии, из него получаются прочные, упругие, лёгкие и долговечные велосипеды. Неудивительно, что многие производители предлагают пожизненные гарантии на свои титановые рамы.

Титан замечательно подходит для езды и имеет всего два недостатка: он дорогой и с ним сложно работать. Как компромисс некоторые бренды добавляют отдельные титановые трубки в некоторые части карбоновых рам.

Экзотические материалы

Кроме стали, алюминия, титана и карбона для создания рам применяют самые неожиданные и необычные вещи: различные сорта древесины, фанеру, бамбук и тростник, высокотехнологичные полимеры, рамы из которых печатают на 3D-принтере, разнообразные сплавы с магнием, скандием или бериллием.

Но все они остаются на уровне прототипов для дальнейшего усовершенствования или делаются как велосипеды для забавы, рекламы и любопытства ради. Ни одному из новых материалов не удалось потеснить «большую четвёрку» и попасть в массовое производство.

Так что же выбрать?

У каждого материала — своя задача, достоинства и недостатки, и выбор подходящего именно вам варианта будет зависеть от бюджета и предполагаемого использования велосипеда.

Важен ли для вас вес велика?
Сколько денег вы готовы потратить?
Хотите купить велосипед раз и навсегда или планируете заменить его через пару сезонов?
Любите гонять по лесам, собираетесь путешествовать или лишь изредка выезжаете в ближайший магазин?
Доверяете исключительно крупным производителям или ищете уникальный дизайн и нестандартную сборку?

Ответы на эти вопросы и определяют выбор велосипеда, рама которого будет помогать, а не мешать вам во время езды.

Например, вы новичок в городской езде и не хотите тратить много денег, скорее всего, имеет смысл купить алюминиевый велик. Относительно лёгкая рама позволит носить его по подземным переходам, а жёсткость сделает езду эффективной. К тому же сейчас появляются алюминиевые рамы, которые за счет конструкционных особенностей позволяют минимизировать эти недостатки.

Хотите лететь стрелой и не жалеете на это денег — лёгкий карбоновый велик создан для вас. Если важен комфорт, но не вес, выбирайте сталь, она недорогая и хорошо амортизирует. А если деньги не главное, возможно, титановая рама — ваш лучший вариант из-за её шелковистой мягкости хода и исключительной долговечности.

И последнее: не бойтесь ошибиться. Велосипед — хоть и любимая, но всё-таки просто вещь, которая предназначена для вашего удовольствия. Не нравится — расставайтесь и выбирайте нового двухколёсного друга, с которым вам по пути.

Cro-mo и Hi-ten сталь

С каждым годом экстремальные виды велоспорта, такие как стрит, парк, дерт и фристайл, интересуют все больше новичков. Многие молодые люди хотят научиться выполнять умопомрачительные трюки и прыжки на велосипеде. Как и следует ожидать, вопросы, которые они задают, особой оригинальностью не отличаются. Чем отличается Cro-Mo 4130 от Hi-Ten? Стоит ли переплачивать за Cro-Mo рамы? Так ли важно, чтобы все трубы в раме были Cro-Mo? В каких узлах допустимо использование Hi-Ten? Сегодня в очередной раз разберем одни из самых популярных и актуальных вопросов. Это касается всех любителей трюковых дисциплин на BMX и MTB велосипедах.

1. Чем отличается Cro-Mo 4130 от Hi-Ten? Стоит ли переплачивать за Cro-Mo рамы?

Начнем с того, что оба этих индекса являются марками стали. Для тех кто не учился в технических учебных заведениях поведаю: сталь это сплав железа (Fe) и углерода (C). Самая обычная и дешевая сталь называется углеродистой. Углеродистая сталь хорошо сваривается, однако обладает низкими физическими и химическими свойствами. Если упростить длинные объяснения, то физические свойства это способность выдерживать ударные нагрузки. Разрыв, растяжение, скручивание и так далее. Химические свойства показывают, как будет вести себя сталь в агрессивных средах. В кислоте, при высоких и низких температурах, банальная стойкость к коррозии. Так вот углеродистая сталь это и есть hi-ten, хотя строго говоря, термин расшифровывается, как высокопрочная сталь. Однако, никакой высокой прочности там нет и в помине. Производители не имеют однозначного регламента по hi-ten стали, то есть эта марка стали теоретически может быть очень даже ничего, но в итоге, эта марка делается с максимально возможной экономией. Чтобы понять, как можно было бы сделать «хороший» hi-ten, нужно понять, что такое легированная сталь.

Легированная сталь – это углеродистая сталь с добавлением некоторых химических элементов. Такая операция называется легирование стали. Cro-Mo 4130 это сталь легированная хромом и молибденом. Кроме них имеются и другие добавки, но их содержание незначительно. Совсем небольшое добавление в сплав этих химических элементов способно очень серьезно изменить физические и химические свойства сплава. В зависимости от требуемого результата сталь легируется разными элементами.

Cro-Mo 4130 по прежнему легко сваривается. То есть не требует от производства сложных манипуляций перед процессом сварки. Например, подогрева перед сваркой и плавного охлаждение после или обязательного отпуска. Сплав почти в 2 раза прочнее и устойчивее к коррозии, чем hi-ten.

Теперь про то, почему hi-ten мог бы быть хорош: если Cro-Mo 4130 это строго регламентированная марка стали, где не может быть превышения уровня хрома или молибдена ни на сотую долю процента, то hi-ten не предполагает такого строгого регламента. Теоретически hi-ten может быть таким же как и Cro-Mo, но это никому не нужно, поэтому не попадитесь в эту ловушку. Я находил в интернете формулировки, которые допускают существование качественной hi-ten стали, однако в вело промышленности ее нет. Я думаю теперь вы понимаете, в чем отличие этих марок стали. Cro-Mo почти в два раза превосходит по всем параметрам Hi-Ten. Это значит, что для достижения приемлемой прочности, нужно использовать трубы в два раза толще.

Средняя рама из Cro-Mo 4130 на комплит велосипедах весит 2400-2800 грамм. Следовательно из Hi-Ten она будет весить 5000 грамм, т.е. 5 кг. Такого производители допустить не могут и используют трубы с той же толщиной стенки, с которой были бы трубы из Cro-Mo 4130, а это приводит нас к трещинам, гнущимся перьям, разочарованию и слезам. Сгинь нечистая сила!

Теперь вы понимаете, почему стоит переплачивать за Cro-Mo рамы!

2. Так ли важно, чтобы все трубы в раме были Cro-Mo? В каких узлах допустимо использование Hi-Ten?

Для качественного BMX велосипеда, на котором планируется выполнять трюки и прыжки высокой и средней сложности, из хромомолибдена должны быть изготовлены все трубы и большинство оборудования! Hi-Ten мягкий материал, а подшипники сделаны из жесткой стали. Таким образом, Вы можете деформировать рулевой или кареточный стакан, если проморгаете люфт в рулевой колонке или будете менять подшипники в раме. Дропауты легко гнутся, особенно при гриндах. Любое лобовое столкновение может привести к непоправимым повреждениями рамы. Руль согнется, вилка тоже, ну и перья рамы на десерт. Из простой стали Hi-Ten допустимо сделать звездочку или подседельный штырь. Рама, руль, вилка, шатуны, оси втулок и педалей должны быть из Cro-Mo!

Существуют BMX велосипеды комбинированного типа, рама и основные узлы которых изготовлены из двух материалов. В целях экономии из простой стали делают менее нагруженные участки рамы, а более нагруженные (передний треугольник рамы, перья) – из хромомолибдена. Рама имеет обычно универсальную геометрию, подходящую под разные стили. Шатуны, оси втулок и шток вилки в таких байках обычно тоже хромомолибденовые, руль – или стальной или легированный CrMo. Комбинированный вариант можно купить только начинающим экстремалам, у которых не хватает денег на более качественный велик, а научиться выполнять трюки хочется прямо сейчас. На таком велике можно выполнять трюки, которые не оказывают очень большого физического воздействия на раму и другие узлы байка. В основном это простые трюки и некоторые средней сложности. Если парень втянется и захочет прогрессировать, со временем можно будет купить новый, более классный и прочный байк. Во время обучения легким трюкам он поймет, какая ему больше подходит геометрия.

Если Вы покупаете велосипед ребенку, именно ребенку и уверены на 200%, что он не будет на нем прыгать, то можно взять Hi-Ten велосипед. Большинство любительских байков для детей 6-11 лет, как раз и относятся к начальному уровню, они комплектуются рамами и рулями из обычной стали, но ведь и нагрузка на такой байк меньше, наврядли ребенок будет исполнять сложные прыжки и трюки с большой нагрузкой.

Да, Cro-Mo детали иногда тоже ломаются, трескаются, гнутся, но держатся гораздо дольше и стоят своих денег.

Описание стали VG-10 и сферы ее применения

Описание стали VG-10 и ее сферы применения может быть полезно для интересующихся импортным металлопрокатом. Внимания заслуживают общие характеристики стали для ножей, ее плюсы и минусы. А также надо изучить аналоги японской марки и ее твердость.

Состав и расшифровка

Японская марка стали VG-10, безусловно, примечательна во многих отношениях. И ее название выработано не по той же схеме, которая практикуется для металлов в России. Название сплава — сокращение от V-Gold №10. В состав такой стали входят:

1% углерода (отвечающего за пластичность и эффективность сваривания);

хром в количестве 15%;

от 0,1 до 0,5% ванадия;

не менее 1,3 и не более 1,5% кобальта;

минимальное количество вредоносных веществ, таких как сера и фосфор (их абсолютное удаление в практической металлургии почти невозможно).

При анализе состава сразу выделяется тот непреложный факт, что основную роль играют легирующие (улучшающие) компоненты.

Благодаря заметному количеству хрома металл хорошо закаляется при высокой температуре. Дополнительно этот компонент улучшает защиту от коррозии и снижает износ готовых изделий даже при самой интенсивной эксплуатации. Молибден добавляют для снижения хрупкости при разрезании клинком. Применение ванадия делает сплав более упругим, а благодаря кобальту даже при абразивном трении ресурс стали оказывается довольно внушителен.

Плюсы и минусы

Важнейшей положительной стороной такого металла является его прочность. Это актуально для любого инструмента, в том числе и для ножа. Именно длительная сохранность режущей способности — основное мерило характеристик сплава. Твердость у VG-10 также вполне прилична. Достаточно сказать, что для ее повышения не поскупились на использование кобальта.

Как раз кобальтовый метод применяют, чтобы получить особенно крепкие сверла для бытовых и промышленных нужд. По износостойкости VG-10 также уверенно бросает вызов лучшим проверенным маркам. Правда, добиваться столь положительных качеств непросто. Важнейшую роль играет правильная термическая обработка.

Первым шагом в ней оказывается наращивание прочности стали за счет отливки и отжига.

Температура в этот момент должна держаться в коридоре от 890 до 920 градусов. Далее приходит время ковать металл. Тогда создают пластину определенного размера. Его определяют как мастера, так и заказчики, в зависимости от ситуации.

Откованную сталь профессионалы подвергают закалке. Оригинальная японская технология требует прогрева до 1080 градусов. В итоге удается повысить не только стабильность металла, но и его жаропрочность. В последнюю очередь VG-10 отпускают, чтобы сталь не была хрупкой. В этот момент используют повторный нагрев до 140-150 градусов, и удерживают заданную температуру максимум 60 минут.

Но даже самый замечательный продукт имеет свои слабости. Есть они и у этого сплава. Прежде всего использование редких легирующих элементов значительно повышает цену. Хороший кухонный инструмент из VG-10 стоит десятки тысяч рублей. Конечно, для большинства профессиональных кулинаров это оправданные расходы, но в домашних условиях такие траты не окупают себя.

Точить ножи из японского сплава весьма трудно. Сочетание хрома с молибденом придает высокую вязкость. Лезвие как будто самозатачивается. Чтобы этот эффект проявлялся полнее, нужно чаще работать с твердым скользящим материалом, таким как древесина. Срок эксплуатации в итоге существенно увеличивается, однако лезвие может довольно сильно затупиться. В этом случае заточить его вновь получится трудно.

Еще одним недостатком VG-10 является капризность материала. Только идеально организованный производственный процесс позволяет добиваться превосходных свойств. Химический состав нестабилен из-за присутствия летучего углерода. Достаточно любой ошибки в выборе теплового режима и в его выдержке, чтобы возникли серьезные проблемы. Подчас из-за этого сплав вовсе оказывается непригодным на практике.

Характеристики и свойства

Но если технологи не допустили никаких промахов, то эксплуатация VG-10 станет одним удовольствием. Эта сталь находится на одном уровне с другими элитными сортами. Плотный нержавеющий металл имеет твердость на уровне 61 балла по системе Роквелла. Это не мешает одновременно поддерживать гибкость и прочность.

Как следствие, клинок стабильно держит заточенное состояние без намека на хрупкость.

Высокая твердость режущего полотна отлично связывает все элементы. Кристаллическая решетка очень хороша. Хром увеличивает антикоррозионные свойства и позволяет улучшить закаливаемость. Благодаря ему лезвие имеет серовато-белый окрас. Твердоплавкий молибден придает клинку жесткость, исключает ломкость и хрупкость.

Ванадий используют, когда из VG-10 делают ножи. Его добавляют и в инструментальный сплав. Благодаря ему сталь упруга, и хром работает эффективнее. Металл после добавки ванадия оказывается инертнее в химическом плане. Кобальт помогает улучшить жаропрочность.

Он усиливает и стойкость к механическим дефектам. Как раз кобальтовая примесь гарантирует закалку острой части до очень высокого уровня. У кухонных ножей это максимально возможный показатель. Правда, себестоимость клинка из-за кобальта оказывается выше. Другие легирующие добавки оказываются дешевле, хотя и менее эффективны.

Аналоги

Сталь VG-10 не имеет отечественных подобий. За границей точных замен для нее также нет.

Однако близкими вариантами будут ATS-34 и ATS-55.

Применение

Уникальные качества делают этот материал применимым в самых разных сферах. Так, его охотно покупают авиастроительные фирмы и автозаводы. Но основная часть такой стали используется для выпуска ножей. В России этот сплав используется весьма нечасто. В основном его применяют в Японии.

Речь идет про ножи экстра-класса. Однако не все так просто. Положительные свойства VG-10 проявляются только через долгое время. Иначе реальной разницы с другими сплавами обнаружить нельзя. Сейчас постепенно появляются, впрочем, уже и сравнительно недорогие бюджетные ножи из такого металла — прежде всего от китайской компании Kizer.

Описание стали Hi-ten

Описание стали Hi-ten не может быть ограничено общим определением, что это такое. Важно обратить внимание и на обзор основных характеристик. А также заслуживают интереса еще и сферы применения такой стали.

Что это такое?

Само название стали Hi-ten – это сокращение от High Tensile. В дословном переводе – это сталь высокой прочности. Это тяжеловесный материал, и сделанные из него велосипедные рамы не «катят». Использовать где-либо, кроме велосипедов, такой сплав будет едва ли возможно.

Характеристики

Сколько-то выдающихся свойств такие сплавы не демонстрируют. Существует большое количество видов продукции, в том числе и в металлургии, которая имеет довольно слабые качества. Однако при этом они по крайней мере предсказуемы и хорошо стандартизированы. Сталь категории Hi-ten похвастаться этим не может.

Никаких единых стандартов или регламентов на нее нет. Это скорее коммерческая категория. В отличие от тех же быстрорежущих или кипящих сталей производители могут произвольно выбирать рецептуру и технологию получения продукта. Как следствие, подавляющее большинство фирм следует политике жесткой экономии.

Рамы из сплавов Hi-ten ставятся на ретромодели велосипедов. В современных самых бюджетных образцах они также встречаются.

По большей части под такой маркой подразумевают простую конструкционную высокоуглеродистую сталь. Именно добавка заметного количества углерода позволяет добиваться жесткости продукции. По той же причине, однако, пластичность деталей невелика, а вязкое поглощение ударов ими — неэффективно. Коррозионная стойкость Hi-ten, как и любой высокоуглеродистой стали, незначительна. Варить такой металл сложно, даже в условиях хорошо оборудованного производства.

Если поверхность (лакокрасочный материал) деформирована, возможно ее «цветение». Приходится идти конструкторам на сознательное повышение тяжести велосипедных рам, иначе они не будут иметь других необходимых характеристик. Упругость изготавливаемой продукции также будет под вопросом. Для многих людей по вкусу придется доступная стоимость ее, а инженеры давно обратили внимание на простоту обработки.

Нужно все же тщательно проверять, каков состав и свойства конкретного варианта сплава, чтобы покупать Hi-ten со средними и высокими характеристиками, а не посредственные поделки.

Полезно обратить внимание на общие положительные и отрицательные свойства стальных рам, вообще (в сравнении с изделиями из прочих металлов). Хорошая сталь прочнее и жестче даже лучших алюминиевых сплавов. Она в целом надежнее и служит дольше. Hi-ten достойного уровня не боится нагрузок при падении и столкновении, при ударе обо что-то. Этот материал неприхотлив с точки зрения обслуживания.

Рама из стали не накапливает механическую усталость. Ее поломка неизбежна (как и у всех вещей, вообще), но этот процесс происходит постепенно. Для сравнения: те же алюминиевые сплавы, а также карбон, разламываются моментально и резко. На стальном изделии изначально обнаруживается трещина.

Заметив ее, можно исключить разрушение рамы непосредственно в процессе движения, что грозило бы тяжелыми повреждениями для велосипедистов и их «стальных коней».

Ограниченная свариваемость не такая уж большая проблема. Принципиальных сложностей для опытного сварщика при ремонте она не создаст. Рама из стали подавляет вибрации и понижает интенсивность ударов. Благодаря ей проще ехать на неровной дороге. При этом изделия из стали проигрывают алюминиевым из-за своей тяжести. Что касается коррозии, то при грамотном и бережном уходе она не даст о себе знать как минимум 7-10 лет.

В велосипедах – как обычных, так и предназначенных для акробатических трюков – используют хромомолибденовые сплавы либо сталь категории Hi-ten. Условия и границы допустимости второго типа веществ должны быть разобраны тщательно. Переплата за Cro-mo в большинстве случаев вполне оправдана.

Рамные конструкции на их основе предпочитают, если какая-то часть велосипеда особенно критична в плане коррозии.

Hi-ten выбирают в том случае, когда готовы примириться с усложненной подготовкой к сварке. Для BMX трубы и оборудование из этого сплава недопустимы, поскольку это крайне мягкий материал, не способный перенести высокие нагрузки. Исключение составляют звездочки и подседельные штыри. В комбинированных BMX-велосипедах из Hi-ten делают относительно слабо нагруженные части конструкции. Любительский двухколесный транспорт и модели для детей могут быть сделаны из подобного металла практически полностью, включая рули.

Дерево было первым материалом, использованным для постройки велосипеда. На смену ему пришёл металл. Потом высокопрочная сталь, алюминий и титан. Затем появились углепластик и снова дерево. Поэтому вопрос: из чего изготовлена рама велосипеда – один из самых популярных и актуальных вопросов, задаваемых при покупке велосипеда. Исторически самый первый велосипедный материал. На момент создания Калом Дрейзе своего велосипеда это был, пожалуй, единственный доступный конструкционный материал. Его отличали неплохие механические характеристики и лёгкость обработки. Однако для массового производства дерево не прижилось и уступило место стали. Сегодня на веловыставках можно увидеть образцы велосипедов с деревянной рамой. Причём от самых простых до настоящих произведений столярного искусства. Плотность и механические характеристики древесины зависят от породы. Например, плотность бука составляет 690 кг/м3, а ели 450 кг/м3.

Долгое время сталь была монополистом на велосипедном рынке. Из неё изготавливали рамы, педали, рули и шатуны. Среди современных велосипедов немало моделей со стальными рамами. Как правило для этого используются два вида стали: т.н. hi-ten и хромомолибденовые стали. Характеристики этих материалов разные. Поэтому рассмотрим стали отдельно. Плотность стали незначительно зависит от её состав и составляет ок. 7500-7900 кг/м3.

Hi-Ten (Hi Tensile Steel)

Hi Tensile Steel переводится как высокопрочная сталь. По сути это обычная конструкционная сталь с достаточно высоким содержанием углерода. Этот углерод причина высокой жёсткости деталей из стали. Он же источник невысокой пластичности и ударной вязкости, слабой коррозионной стойкости и посредственной свариваемости. При повреждении лакокрасочного покрытия рамы из hi-ten она может «зацвести». Из такой стали сложно сделать лёгкую и прочную раму. Кроме того, рама из hi-ten не обладает необходимыми для велосипеда упругими свойствами. Однако в активе стали невысокая стоимость и хорошая обрабатываемость. Важно, что состав стали не регламентируется стандартами. Поэтому под названием hi-ten встречается сталь как с хорошими механическими свойствами, так и посредственными.

Легированная сталь. Получила «народное» название хромоль по легирующим добавкам хрому и молибдену. Они придают стали высокую прочности, вязкость, ударную стойкость и стойкость к коррозии. Рамы из такой стали отличаются долговечностью и хорошей упругостью (пружинистостью). При использовании современных технологий из хромомолибденовых сталей можно изготовить раму с переменной толщиной стенок и сечением. По весовым характеристикам она будет лишь немного уступать рамам из алюминия. К недостаткам стали можно отнести склонность к отпускной хрупкости. Последняя может наблюдаться после сварки.

Алюминий получил название крылатого металла за свою невысокую плотность. Это очень пластичный материал, который легко поддаётся ковке, штамповке и механической обработке. На воздухе на поверхности алюминия образуются очень стойкие и плотные оксидные плёнки, которые обеспечивают отличную защиту от коррозии. Тем не менее в определённых условиях алюминий корродирует. Признаком коррозии является не жёлтый налёт на поверхности деталей, как у сталей, а белый.

Чтобы придать алюминию необходимую жёсткость в его состав вводят легирующие добавки. С одной стороны, они увеличивают стоимость материала, с другой стороны позволяют добиться требуемых механических характеристик.

Производители велосипедов используются не алюминий в чистом виде, а разные марки сплавов, отличающиеся составом присадок и, как следствие, механическими свойствами. Наибольшее распространение получили алюминиевые сплавы: 6061, 6061T6, 6065, 7000, 7005, 7005T6, 7009T6, 7010T6, и др. Состав 6000-х материалов отличается от 7000-х составом присадок. Основной «добавкой» в 6000-х сплавах является магний, в 7000-х цинк. Поэтому 7000-е обладают более высокими механическими характеристиками и немного более высокой плотностью. Но такие материалы дороже, хуже свариваются и обрабатываются, а также более склонны к коррозии. Всё вместе это заметно увеличивает стоимость рамы и велосипеда. С другой стороны большая «податливость» 600-х сплавов позволяет использовать при изготовлении из них рам двойной и даже тройной баттинг. Это заметно облегчает раму без снижения прочности.

Чтобы обеспечить алюминиевой раме (и любой другой детали) прочность сопоставимую со стальной рамой приходится увеличивать толщину стенок. В результате рама получается более жёсткая. Кроме того, приходится учитывать низкую выносливость (сокращение срока службы) алюминия в условиях знакопеременных нагрузок.

Плотность 6000-х алюминевых сплавов 2720 кг/м3, 7000-х 2750 кг/м3.

Подобно алюминию титан представляет собой серебристый металл, который на воздухе покрывается тончайшей оксидной плёнкой. Она обеспечивает надёжную защиту металла от коррозии. От алюминия титан отличается большей плотностью и более высокими механическими характеристиками. Плотность титана на 60% выше алюминия, но прочность примерно равна стали и в два раза выше крылатого металла.

Необходимо отметить сложный характер титана. С одной стороны, он достаточно лёгкий и обладает необходимыми для изготовления рамы упругими свойствами. С другой стороны, его обрабатывемость и свариваемость намного хуже. Сварка титана очень сложный процесс. Поэтому стоимость титановых деталей, в частности рам, намного выше стальных и алюминиевых.

Плотность титана 4540 кг/м3.

Углепластик (карбон)

Самый современный велосипедный материал. Получил название по латинскому названию углерода – карбон (carbon). Материал получается при пропитке полимерными смолами нитей или тканей из углеволокна. Отверждение полученного пластика может производится на воздухе или под воздействием высокой температуре. Материал очень сложный и капризный: реагирует на малейшее отклонение от предписанной технологии изготовления и рекомендуемых материалов.

Основа материала: углеродное волокно. Это тонкие нити, образованные атомами углерода. Вместо нитей могут использоваться углеродные нанотрубки. Они представляют из себя трубчатый материал диаметром нескольких нанометров и длиной до нескольких десятков сантиметров. Волокно и трубки имеют высочайшую прочность на разрыв и растяжение: в несколько раз прочнее стали. Однако на изгиб материал не работает.

Для формирования готовой детали нити или ткань специальным образом наматываются или укладываются. Как правило со сменой направления слоёв. После этого заготовка пропитывается полимерной смолой и отверждается. Полученная деталь имеет небольшую массу и высокую прочность.

Достоинство углепластика: прекрасное сочетание массы рамы и её механических свойств (прочности и жёсткости). Кроме того, углепластиковые детали поглощают вибрации.

Недостатки деталей из углепластика: высокая цена и трудоёмкость изготовления, а также анизатропность. Последнее означает, что деталь имеет разные свойства в разных направлениях. Кроме того, детали из углепластика имеют низкую стойкость к ударным нагрузкам.

Плотность углепластика от 1450 до 2000 кг/м³.

Невозможно выбрать идеальный материал для рамы велосипеда. Каждый обладает набором достоинств и недостатков. Поэтому необходимо трезво оценивать конкретные условия использования велосипеда и исходя из этого выбирать материал.

Читайте также: