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2014 2024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8h 145-155C‘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2024 2017,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,yield strength(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Giant DH team了。DH comp是7075 T6,DH team是 7075 estane,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DA BOMB也多用7系铝了,捷安特也把6系档次提高了,美丽达还在铝镁合金上下功夫。