也谈X6合金(技术贴)

铝合金车架 6061 7005 (2010-09-26 08:12:00)转载sina▼
标签： 杂谈 分类： MTB车架知识8铝合金是纯铝中加入Mg，Zn，Si，Cu等金属的合金。铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点，加入其他金属后显著提高了机械性 自行车所使用的铝合金多数为6000系（Al-Mg-Si）和7000系（Al-Zn-Mg-Cu)两种，经过热处理(铝耐高温，在高温下能改变性质)可以制成名种各样的材料。6000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊接性也好的材料。7000系是铝合金中最强的材料。尤其是7075是特超硬铝(制造飞机的材料)，但是它的焊接难度大，耐腐蚀性差(会发白)等。 2 铝合金车架的优点 (1).可以制作重量轻的车架铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。 许多铝合金制车架用6061 T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。 有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等)，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。 另外，7005合金也常用来制造车架，它的强度比不上7075，但是它在常温下也能够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低，因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。 (2)长时间使用外观不怎么变化铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。 该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。另一方面，骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道，这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的数据，能提高140%。，KET处理是：疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。 3 铝合金车架的缺点 1).铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道，或者改变形状如cross-over管、padded管等。 (2).需要进行热处理必须进行热处理，否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。 4 几种车架材料的机械性能的数值比较：（1） 密度： 用在自行车上的材料 密度（g/cm＾3） 铬钼钢(低合金钢) 7.9 铝合金 2.6-2.9 钛 4.5 钛合金 4.3-5.1 自行车上最常见的铝合金型号6000 7000 7075 7005 6061 2093 2000 6061高\低成色 原色矿石铝合金 阿伯其铝合金 一、分类 ：展伸材料分非热处理合金及热处理合金 1.1非热处理合金：纯铝—1000系，铝锰系合金—3000系，铝矽系合金—4000系,铝镁系合金—5000系。 1.2热处理合金：铝铜镁系合金—2000系，铝镁矽系合金—6000系，铝锌镁系合金—7000系。 二、合金编号：我国目前通用的是美国铝业协会〈AluminiumAssociation〉的编号。举例说明如下：1070-H14(纯铝)2017-T4(热处理合金)3004-H32(非热处理合金) 2.1第一位数：表示主要添加合金元素。 1：纯铝 2：主要添加合金元素为铜 3：主要添加合金元素为锰或锰与镁 4：主要添加合金元素为矽 5：主要添加合金元素为镁 6：主要添加合金元素为矽与镁 7：主要添加合金元素为锌与镁 8：不属於上列合金系的新合金 2.2第二位数：表示原合金中主要添加合金元素含量或杂质成分含量经修改的合金?BR>0：表原合金 1：表原合金经第一次修改 2：表原合金经第二次修改 2.3第三及四位数： 纯铝：表示原合金 合金：表示个别合金的代号 ”-〃：后面的Hn或Tn表示加工硬化的状态或热处理状态的链度符号 -Hn ：表示非热处理合金的链度符号 -Tn ：表示热处理合金的链度符号 6061和7005的技术指标相接近，7005比6061更硬，且可以抽制db不等管，山地车架极端轻量15寸可做1400多克，公路车架可做到48架高1200多克，据说经过7道延展工艺后的tb管还可以令车架再轻100到150克。 钪合金是目前最先进的铝族合金，强度重量比在车架铝材中第一，其制造1100克的山地车架强度相当甚至超过了1400克的7005铝架，所以scott以及jbc都使用其顶级sc9000合金做竞赛车架，但是同重量比的钪，1吨的价格是黄金1吨的6倍，所以价格一直居高不下。从98年开始，台湾就在研究一款比6061和7005更好，但比钪合金更便宜的铝材料来做车架，后来就诞生了u6（6063铝合金），u6并不是6000级铝族的一个延伸，这仅是其一个代号，据说还有个别名，这种铝材的强度重量比和7005更高，但不如钪合金铝，但是材料中由于添加成分不同，所以铝材居然具有了新的特性，也就是具有了一点弹性，这种铝生产车架也不会产生类似6061和7005的死硬，用于攀爬车架的时候，后叉的这点弹性可以避免车架更容易遭受冲击的直接伤害，将冲击力度花费在轻微的金属型变上，目前国内最著名的两家攀爬车架公司深圳的echo和石家庄的speed－race，都使用u6铝合金生产其出口级铝架。

另外还有些比如闪电s-work采用的特殊铝材（有人称其为u7），以及目前最新的加入了钛敲击声如陶瓷的KINESIUM合金.今年年低或者明年，还可能会出现u8合金，现在正在研制中。7075是可以焊接的但难度极大，使用4000号焊条，但是这种焊条的强度不足，只能用于焊车架过线器等部位，所以目前7075不适合规模化做车架。 7075目前台湾已经开始生产，过去是美国军方的一种机密金色，用于做战斗机外壳，铝中添加了大量的锰，使得硬度非常的高，但是脆性也是非常的大，其金属具有特殊的分子方向型，这种方向性成就了这种合金的朝硬度，所以这种铝不适合用于铸造件的生产，通常是金属合成后，锻造在cnc切割，以保持其金属分子方向性。目前世界上只有几个不多的工厂可以对其进行铸造保持分子方向性，如德国的西塔公司，就能铸造生产7075龙头。U6就是6063，mega-lite6066铝合金，具有比u6更好一点的弹性，speedrace出口车架在204将会使用；另外，pulo车料在展会也展出了U6pro，基本上已经是u7，明年可能会出现u8。铝合金型材生产包括熔铸、挤压和氧化三个过程。

1.熔铸是铝材生产的首道工序。主要过程为：（1）配料：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。 2）熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。（3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。 2、挤压：挤压是型材成形的手段。先根据型材产品断面设计、制造出模具，利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形。常用的牌号6063合金，在挤压时还用一个风冷淬火过程及其后的人工时效过程，以完成热处理强化。不同牌号的可热处理强化合金，其热处理制度不同。 3、氧化：挤压好的铝合金型材，其表面耐蚀性不强，须通过阳极氧化进行表面处理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的美观度。其主要过程为：（1）表面预处理：用化学或物理的方法对型材表面进行清洗，***出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧化膜。还可以通过机械手段获得镜面或无光（亚光）表面。（2）阳极氧化：经表面预处理的型材，在一定的工艺条件下，基体表面发生阳极氧化，生成一层致密、多孔、强吸附力的AL203膜层。（3）封孔：将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，使氧化膜防污染、抗蚀和耐磨性能增强。氧化膜是无色透明的，利用封孔前氧化膜的强吸附性，在膜孔内吸附沉积一些金属盐，可使型材外表显现本色（银白色）以外的许多颜色，如：黑色、古铜色、金黄色及不锈钢色等。 铝合金的牌号代表了他们的强度，强度越高越好,但强度与工艺也有关,比如T6之后的6061-T6的强度与SS400有相同的相许应力,也就是说其硬度可能大于没有T6的7075,而且CNC的强度更大,比如SHIMANO的XTR曲柄严格来讲没有经过T6,所以即使是用了7075CNC的盘片和曲柄,还是有人说TV的比它硬......一般是牌号越大,就越硬.不过像20142024的是超硬铝.1,3,4系属非热处理铝,6061不能CNC,这里不谈这些.拿LZ的7005来说,7005铝是由Al-Zn-Mg-Cu合成的,密度2780KG/M3,在加工上,7005液相线温度是643C‘,固相线温度是604C‘,退火温度是345C‘400C‘T53:挤压机淬火后,先以自然时效72h而后人工时效60-110C‘要8h145-155C‘要16h.但是7005如果热处理不妥,会有应力腐蚀.不过LZ用7005的也很不错了.....一般情况下1xxx是纯铝，3xxx是铝锰合金，这两个系列都不是很好，强度也是最差的，5xxx是铝镁合金，强度一般也不是很高，在向上面就是6xxx，自行车上面一般都是6061或者6063的，这种比较常见，再向上面就是2xxx，一般20242017，这种还可以，但是因为含铜，比较容易腐蚀，最好的就是7xxx，一般自行车上面采用的是6061 6063 7005 7075，7075比7005好，一般情况下，保持40公里每小时，撞倒什么东西不会变形。 1.目前铝合金车架普遍使用的材料是7005与6061两种。 2.7000系列主要以锌为主要合金，成分比例达到6％。6000系列主要以镁和矽为主要合金，总成分比例较低。 3．论强度的话7005较强，但只是稍微强一点，从表中可以看出来，yieldstrength（让铝材永久弯曲变形的力度）只比6061强一点。 4． 所有用作车架材料的铝合金都经过热处理T6， 5．但论整体来讲，6061是较好的材料。由于7005含其他金属比例高，所以焊接，处理都比较困难，尤其是7075（后两个数字代表含合金比例）它的比例更高，所以一般是不能用作车架的材料。相比之下，6061由于含其他金属比例较低，因此可以通过异型，各种处理来增加它的强度和减低它的风阻，甚至可以做到3次抽管来减低重量。 6．虽然7005管购买价比较高，但整体来讲6061的生产成本比较高，因为6061所经过的热处理和其他工序比较烦琐复杂。因此6061的车架一般比较贵。也因此大多比较高端的车架（如TCR）也使用6061. 纯铝的硬度不高，比较软，但是合金就很硬了。通过加入不同的金属可以得到各种合金，6061，7005，7075都是铝合金的型号。 6061是最普遍的铝材，轻，强度好，而且经济实惠。 7005是轻化铝材，强度比6061稍微高点，但是轻了很多，价格也高。 7075是最轻且强度最高的的铝材，价格也超级贵！7075的强度不亚于钢了。 另外还有就是Estane铝材，estane是--聚氨基甲酸乙酯，是一种弹性纤维，混合在铝材中，可以彻底解决铝合金的硬度过高的问题。还没见过有哪种estane铝材的车架价格低于7000人民币。主要用来做DH,目前知道的就只有GiantDH team了。DH comp是7075 T6,DH team是 7075estane，外观一样，差别就跟XT与XTR一样，材料的本质差别。这也可以解释同样都是铝合金的车架，为什么便宜的只有几百，贵的就上好几千。最后，还有一个T6，是一种金属加工工艺，T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。 其他材质： 钢： 合金也有好几种，弹性不错。适合做细节零件，在微小零件上铝合金的强度就因为硬度而影响了。 碳纤： 轻，强度一般（但也够高了）压缩后的碳纤韧性介于钢与铝之间。价格还好。但即使不用，寿命也受时间影响。镁合金：重量轻，强度还行，耐磨。用于碟刹碟片和减震。manitou的都是用镁合金做减震的套管。

钛合金：不知道添加了什么，感觉上和钛的性质差了很多，很好也很贵。 T6是一种热处理工艺，为了使金属表面产生淬火层，达到更高的硬度。一次T6 热处理要花二十多个小时。 补充一些东西：热处理，在进行T6热处理之前，一般是进行T4热处理，时间长度为十几个小时，之后出热处理炉，冷却，校形，再进入T6热处理炉，做二十多个小时的T6热处理。之后出来再检查一下是否需要校正，不需要的就可以开始做图装，打标出厂了。其实热处理的种类非常多，像以前美利达帮闪电作的一款架子上面使用的是U7热处理工艺，那个的具体工艺流程就不知道了。
车架的制作过程一般是厂家买来不同直径的圆形或者方形管材，然后上机器把直管压制成需要的弯曲度，如果要抽管也是上机器抽，如果是需要异型管材就用圆管或者方管用机器压出来，之后就是焊接，焊接分两道工序，第一道是用几个点焊把管材连接在一起，之后就是正式的用鱼鳞焊把车架牢固的焊接在一起，然后上台架校正，之后要用酸把车架表面的氧化层洗掉，然后就是T4，T6的热处理工序了。如果是钛架，焊接就要用氩弧焊以保证质量了。 钢的韧性好，一般运动车如果使用钢架都是使用铬钼钢，价格比较贵，更高级的钢材型号有653，853等等，那些钢材制成的钢架的价格就远比铝价贵了。但是钢架的弹性，可修复性都比一般的铝架好的多，就是太重了。 碳纤维是一种复合材料，大致可分为：碳碳复合材料和碳氧复合材料，碳纤维的特点是韧性好，很多高级的碳纤维的产品的韧性可以达到让人瞠目结舌的程度，例如一根高端的碳纤把横，在厂家的测试机上可以被弯成像弓一般，而不断裂，当然机器上的力量和人手上的力量不是一个概念了。碳纤维材料只要用钢材的四分之一的重量就可以达到钢材的强度。而且易于塑形，适合在公路车架上面做出符合流体力学的外形来，而且更轻，吸收微小振动的性能也不逊于钢架。 镁合金的特性是，比铝合金轻，吸震性能好。所以适合做车架和前叉的外管，但是不耐磨，硬度稍差，所以不能做前叉内管。镁合金经过特殊处理可做碟刹片，也有过铝合金碟片的，是ALEX轮组上带的一对，表面淬火处理的很有意思，硬度很高，不知道到底是怎么做的。很漂亮的碟片。 钛合金是在纯钛中掺入了很多不同种类的金属，有铝，钒等等等等，非常多，掺入不同的金属可以制造出特性差异极大的钛合金出来，纯钛因为太软所以不是很适合使用在受力较大的运动器械上。
这些型号的强度差别不太大，原材料价格也差不了太多。6061为最常用的铝合金材料，汽车、摩托车包括自行车用得比较多，价格低，上到7系强度要大一些，工艺性相对6系铝材而言也要差一些（但铝合金材料的工艺性都很好），当然价格要高，但高不了太多（对于各种型号的铝合金的价格从网络上很简单的就可以知道个大体）。材料的区别并不是车架价格的主要因素，（以下只代表优秀品牌）研发才是主要的，某个车架，如果多用普及型管材，就算是用了7075，那价格也不会高到哪儿去，但如果多用异型管材和特殊结构，价格当然就上去了。美洲的很多品牌多用7005和7075，比如GT、MOUTAINCYCLE、ROCKYMOUNTAIN、KONA这一类的现在DABOMB也多用7系铝了
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第三部分 我对铝合金的一些分析
美利达采用HFS技术，T6066三抽管铝合金车架，并且加入镁质元素。运用液压成型技术,将车架减到不可思议的程度，大约1400克左右，车架工艺远超ATX8系列和挑战者TFS，并且拥有超高的刚性强度。HFS技术成本极高，搭配轴向施加压力补偿管料，把管料压入到模具腔体内成形，从而减轻重量，提高强度。但是由于这种加工方式设备昂贵、废品率高，造成HFS车架的成本居高不下。
喜德盛采用HDF技术，HDF油压不等壁三抽管技术（强度 高重量轻） 一抽车架变轻量；二抽车架不等壁再轻量(DB车架轻量）； 三抽浮雕LOGO，外观更美观大气；节点材料由原来的6061升级为7005。采用平焊补土技术：平焊-待焊表面处于近似水平位置， 从接头上面进行的焊接。 两道焊接工序，焊道平整但却无损焊接结构品质的 一种特殊焊接工法，加强 车架强度、外观更美观。 补土：平焊后补土， 车架如一体成型碳纤般质感，车架大气档次高！塔型首管，突破传统首管设计，造型优美，刚性与稳定性大幅提升。 局部平焊 让车架显眼的头管焊接处中管焊接处变得 浑然一体。 平焊补土技术 XDS强大平焊接补土技术让车架焊道平滑如一体，往往让消费者误认为碳纤车架。当然，补土后重量略有增加。
【三江论坛有一篇帖子关于6061和7005铝材对比的帖子，关键字“7005车架和6061车架”说7系列不具有可焊性，这一点完全是谬论，可焊性的问题，希望所有人不要受其误导。】
6061是铝合金的代号 主要掺杂1%镁和0.6%的硅7005也是铝合金的代号 主要掺杂4.5%锌和1.4%镁
六系:6000系列铝合金代表6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。
七系:7000系列铝合金代表7075 主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。
6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、夹具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6066 锻件及焊接结构挤压材料
7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高

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下面我从工业角度对图片数据和文字描述进行一些阐述
百度搜索“耐腐蚀性”其中一条叫“电化学腐蚀”金属与酸、碱、盐等电解质溶液接角时发生作用而引起的腐蚀，称为电化学腐蚀。它的特点是腐蚀过程中有电流产生，其腐蚀产物（铁锈）不覆盖在作为阳极的金属表面上，而是在距离阳极金属的一定距离处7系列中锌元素含量偏高，电化学腐蚀强一些很正常，电化学腐蚀通常是和比锌不活泼的金属才能体现出来，比如，把7005铝上拴上铁块（传导接触），或者埋到土壤里。但是平时，7005电化学腐蚀对于爱车的人，不太容易形成。因此那些说7005铝合金用于车架易腐蚀耐久性不高的论述是完全没有道理的。


第四部分 关于重量的分析对比（骓驰、喜德盛、美利达）
从骓驰的产品里，我们很明显的看到T710车架子变重了，当然这是一种节点补强。（XDS的7005铝吊耳和补土技术也是节点补强，不排除X6高端车架重量增加的可能性）
在美利达产品中，车架轻量化只是100的差别，有人说用16架子是不是更轻，我告诉你，16的坐管比18长5公分，因此整体的重量影响不大。
在喜德盛产品中，目前我找不到车架重量，只能看到，高价位的车子重量很轻，MS8和MX580重量相当，而MS8和MS6差了1500g，在车架重量相差很小的情况下，出现这种现象的原因只能是配件，油簧叉和油气叉的区别，轮宽区别。而轮宽1.9的MS6和轮宽1.75的MS3只差500g，显然同样的材料在使用HDF技术上有区别（只是分析，具体我也不知道什么区别）。
回头想想X6的说明是用的1600克的双震条件，我们可否假设X6的车架重量介于1.6Kg至1.7Kg之间，这样看，实际上几家大厂的车架，在重量上没有太大的区别，也就是说，真正减轻了整车重量的是配件而非车架，我想说的是各大厂家始终把强度和稳定性放在首位，重量仅仅是和不成熟的小厂拉开差距的方式。



第五部分 观点总结
喜德盛厂家承诺：车架终身质保，业内第一承诺。 更轻：经严谨设计、严控制程，在确保车架精度与强度的同时比同等价格车架轻20-30%
对这句话的分析，我觉得重点在“同等价位”这四个字上面，如果说台湾的美利达HFS技术属于进口专利，那么无疑，喜德盛的HDF技术就是国产专利，引用技术上的成本就低廉了，说白了，我们可以这样理解相同质量的车架，喜德盛的价格要便宜30%-35%，也就是等精度强度，价格和质量成反比关系，在前几楼的分析中，密度分析，削弱提示4%，T6退火处理，削弱了部分的刚度变化，也就是说，在美利达的HFS技术面前，X6铝技术的实际价值是其价格要便宜20%-25%，如果说美利达的车架出厂价1000元，那么喜德盛的车架出厂价只有800元，是这样的理论差别，也就是说，仅仅是生产上的一个差别，生产成本降低了。
如果说XDS有价格优势，我认为就是出厂价的优势，(或许这也是为什么XDS价格混乱的一个原因)。文中的几大厂家，技术上都是成熟的，生产的高端民用车架之间没有什么优劣之分，只不过宣传策略不同，侧重点不同而已。
X6合金并不神秘，X6合金车架技术上可以和美利达HFS匹敌，我们既要相信他的优越性又不能过度迷信宣传，我想说的就是这些。
【全文完】


终于发完了，整理好多的资料啊
其实我还想建议的就是骓驰官方的参数图
喜德盛这方面的一些参数太不给力了，也造成了一些盲区