Какую раму лучше выбрать сталь или алюминий. Прочностные характеристики карбоновой велосипедной рамы

Какая велосипедная рама лучше: карбоновая или алюминиевая

Преимущество алюминиевой рамы — устойчивость велосипеда, а карбоновая рама намного легче. Какая рама велосипеда лучше — карбон или алюминий?

Какую раму велосипеда выбрать?

Приблизительно дюжину лет назад сталь была лидером среди материалов, из которых были сделаны велосипедные рамы. Почти все модели были основаны на этом твердом и стабильном материале. Наряду с развитием технологий, используемых в промышленности, изменился и материал, являющийся основой велосипеда. Сегодня велосипедисты выбирают в основном между алюминием и углеродом.

Рама — это основа, каркас велосипеда, на котором основаны все его элементы. Геометрия рамы, а также материал, из которого она изготовлена, влияют на характер продукта, комфорт езды и возможности, которые дает нам велосипед. Наиболее часто используемым материалом для производства велосипедных рам является алюминий. Этот материал в первую очередь характеризуется высокой жесткостью. Эта особенность дает нам стабильность и надежность велосипеда.

С другой стороны, из-за более низкой упругости он имеет худшую устойчивость к вибрациям. Если мы часто ездим по пересеченной местности, рама из более гибкого пластика может быть лучше для нас.

Карбоновая рама — это хороший выбор?

Альтернативой алюминию является углерод, материал из углеродных волокон. Этот материал более гибкий, чем алюминий, что улучшает демпфирование вибрации при неровностях. Есть и вторая, худшая сторона этой гибкости. Материал менее жесткий, что делает его более хрупким и чувствительным к ударам.

Карбоновая рама имеет низкую боковую жесткость, поэтому ее легче повредить чем раму из алюминия, например, при падении велосипеда. Что важно, в случае повреждения его обычно невозможно отремонтировать — необходимо заменить элемент на новый. Поэтому, если нам нравится ездить на велосипеде по пересеченной местности, и были случаи, что в предыдущие велосипеды ломались при падении, давайте посмотрим, не станет ли углеродный каркас слишком хрупким для нас.

Огромным преимуществом карбоновых рам является низкая подверженность коррозии, а это означает, что продукт не требует много операций по техническому обслуживанию. А главное, его не придется через несколько лет сдавать на металлолом в реаллом, как обычный стальной байк, который под воздействием внешней среды непременно начнет ржаветь.

Более легкая рама велосипеда = большая маневренность

Многие люди, выбирающие велосипед, уделяют большое внимание его весу. Меньше килограммов легче вождения, выше скорость и маневренность модели. Больший вес, в свою очередь, является более жесткой конструкцией, и в то же время большей стабильностью вождения. Каркас из карбона намного легче, чем из алюминия. Он может весить даже менее 1 кг. Его легкость ценят профессионалы и люди, для которых скорость, достигнутая на велосипеде, имеет большое значение.

Алюминиевая рама тяжелее карбона, но в 2-3 раза дешевле. Если велосипед будет использоваться в прогулочных целях, его будет вполне достаточным для нас, и такой выбор избавит от дополнительных затрат.

Прочностные характеристики карбоновой велосипедной рамы

Благодаря своим физическим свойствам, такой материал как карбон идеально подходит для изготовления велосипедных рам, так как прочность карбоновых нитей намного выше, чем прочностные характеристики алюминиевых сплавов.

К тому же карбон – это ткань, что позволяет, при производстве велосипедных рам, задавать такое направление волокнам которое необходимо в соответствующем месте рамы, для повышения прочности и упругости. Например: верхние перья работают на сжатие, следовательно, карбоновые нити укладываются вдоль, это способствует в несколько раз превзойти прочностные показатели алюминиевых рам и одновременно сделать ее легче. Но в таком случае сопротивление к поперечным нагрузкам будет понижено, что является приемлемым, так как воздействие таких нагрузок на верхнюю трубку перьев не поступает при езде на велосипеде.

Рамы из алюминиевых сплавов проигрывают в прочности конструкциям из карбона, из-за физических свойств металлов, для которых характерно сохранять свою молекулярную структуру во всех направлениях (исключениями являются сложные сплавы, которые не используют в велостроении). Также карбон позволяет комбинировать несколько слоев волокон, различного направления, что дает возможность повысить практичность уязвимых участков рамы.

Виброгашение и жесткость карбоновой рамы

Жесткость – это способность материала деформироваться в зависимости от прикладываемой к нему силы, не изменяя свои физические размеры. Другими словами, чем меньше жесткость, тем больше гибкость и пружинистость материала.

Руководствуясь одним лишь показателем – жесткостью, алюминиевые сплавы были выбраны для производства велосипедных рам. Казалось бы, использование алюминия облегчает раму, но стальные рамы имеют такой же вес, так как выполнены из более тонкой трубы. Например, всемирно известная фирма Colnago все еще производит легкие, стальные велосипеды шоссейного типа, конкурируя с алюминиевыми и карбоновыми велосипедными рамами.

Показатели жесткости у алюминия выше, чем у стали, поэтому, при нагрузке, алюминиевая рама деформируется меньше чем стальная, благодаря чему показатели разгона и управления выше, но способность поглощать вибрацию, во время передвижения, почти нулевая. Стальная рама буквально пружинит на дороге в отличие от алюминиевого сплава. Используя алюминиевую раму, велосипедист принимает на себя все удары, которые не смогли поглотить резиновые покрышки.

Карбоновые рамы имеют высокий показатель виброгашения благодаря своей тканевой структуре. В процессе производства такой рамы, волокна карбона пропитывают специальной вязкой смолой, которая позволяет рассеивать энергию при деформации по всей конструкции. Правильно расположенные карбоновые нити позволяют получить отличные показатели виброгашения и упругости, что совершенно невозможно используя алюминий.

Разработчики карбоновых велосипедных рам изобрели дополнительный способ гасить вибрации – тормозной каллипер сместили на нижнее перо, что позволило сделать верхние перья равными по размеру, и заложили в них способность амортизировать толчки. Некоторые фирмы по производству рам делают верхние перья немного изогнутыми, чтобы они выполняли функцию рессор.

За счет хорошей гибкости, карбон применяется в велостроении уже несколько десятилетий. Например, такие мировые компании как Cannondale и Orbea использовали карбон в безшарнирных двухподвесных рамах, где нижние или верхние перья были гнущимися. Способность карбона выдерживать большое количество циклов нагружения и не деформироваться, дает возможность увеличит амортизирующую способность рамы и одновременно снизить вероятность поломки.

Уровень виброгашения влияет не только на комфортные условия эксплуатации велосипеда, но от этого так же зависит здоровье позвоночника и спины велосипедиста в целом.

Вес карбоновой рамы

Несмотря на то, что карбоновые рамы прочнее алюминиевых и стальных рам, они еще и намного легче. Средний вес рамы из карбона составляет примерно 1150-1300 гр., облегченный вариант – 900 гр. Самые легкие алюминиевые рамы имеют вес 1300-1400 гр. Следовательно, карбоновые рамы намного легче самых облегченных типов рам из алюминия.

Практичность карбоновых рам

Важным фактором в выборе карбоновой рамы является ее надежность. В начале выхода на рынок рам из карбона, был миф о том, что карбон ненадежен и со временем трескается, в надежде снизить их конкурентоспособность.

Теоретически, образование трещин в карбоновой раме возможно лишь в смоле, которая выполняет роль связующего вещества. Но нынешние смолы имеют достаточно большую вязкость, что полностью исключает образование трещин. Можно провести такой опыт: взять смолу ЭД-20, отвердитель, пластификатор, смешать в таких пропорциях – 2-1-1, по поверхности полученного материала, после застывания, наносят удар топором, топор влипает в смолу, не образуя при этом трещин.

Рамы из карбона может разрушиться из-за чрезмерных нагрузок, на которые она не рассчитана. Карбоновые волокна отделяются одна от другой, образуя неглубокие канавки, напоминающие трещины. Причём этот процесс довольно продолжительный, и чтобы рама полностью разрушилась, необходимо прикладывать очень большие нагрузки, с которыми не справится никакой другой материал.

Эти т рещины в карбоновых рамах образовываются на протяжении длительного времени использования велосипеда, но вполне безопасно ездить и на нём с незначительными трещинами. Если небольшие разрывы в карбоновой структуре не увеличиваются, то ремонтные работы можно отложить, но лично я не советую сильно затягивать с ними. Многие велосипедисты, которые использую карбоновую раму, ездят на треснувших или заклеенных рамах.

Алюминиевые рамы весом более 2 кг действительно трескаются и ломаются реже, чем карбоновые, но дело в том, что толщина трубок в таких рамах очень большая и соответственно вес от 15 килограмм и больше. Что касается облегченных рам из алюминиевого сплава с тонкими трубками, то здесь число поломок и трещин очень высокое. Основным минусом алюминиевой рамы является ее физическая структура, из-за которой трещина распространяется по сварному шву, от одного края к другому, что разрушает целостность всей конструкции.

Большой неприятностью будет, если алюминиевая рама треснет на большом расстоянии от дома или ближайшего населенного пункта, потому как у алюминия нет точно выраженного порога усталости, что означает – рама с пробегом 3-5 тысяч километров может дать трещину в любой момент. Карбон в свою очередь имеет высокий показатель надежности при циклической нагрузке.

Ремонтноспособность карбоновых рам

Данное качество является очень важным, так как любая трещина на раме, сделанная из карбона, заклеивается без больших усилий и затрат. Отремонтировать карбоновую раму возможно даже не прибегая к использованию специальных условий. Для ремонта достаточно иметь эпоксидную смолу и стеклоткань, всё это можно найти в магазинах. Так же раму можно отремонтировать до полного восстановления в специальных ремонтных веломастерских за вполне приемлемую сумму, их можно найти в интернете.

Алюминиевые рамы можно отремонтировать с помощью сварки, но для этого необходимо:

• специальные условия;
• баттированные тонкостенные трубки очень сложно заварить;
• теряется смысл ремонта – алюминий накопил усталость и может образоваться новая трещина, как по шву, так и в другом месте.

Небольшой видео-ролик с тестами алюминиевой и карбоновой велосипедных рам:

Какую раму выбрать на велосипед: алюминиевую или стальную?

Рама для велосипеда является опорной частью, так как к ней прикреплены все главные составляющие. 70 % нагрузки приходится на раму, именно поэтому конструкция должны выполняться из качественных материалов.

Для многих владельцев главным критерием является вес изделия, чем он меньше, тем удобнее управлять средством. Масса напрямую зависит от материала, поэтому выбирать байк следует исходя из этого критерия, учитывая плюсы и минусы каждого.

Что прочнее — алюминий или сталь?

Сталь намного прочнее алюминия, из-за этого стальные детали больше по весу.

Алюминиевые рамы изготавливают не из чистого металла, а с добавлением различных элементов. Зачастую сплав включает примеси хрома, цинка, титана, марганца, железа, что улучшает характеристики деталей. Чаще всего при изготовлении велосипедных рам, применяют сплавы из алюминия таких марок: 7005 и 6061.

Какую раму выбрать на велосипед?

Стальная рама, плюсы и минусы

Для выполнения стальных рам используют такие виды:

1. Сталь обыкновенная.
2. Углеродистая сталь.
3. Сталь, легированная хромом и молибденом.

Сталь обыкновенного качества. Имеет самые низкие свойства, поэтому велосипеды невысокой стоимости. Такой материал быстро портится, рама ржавеет,и велосипед теряет пригодность.

Рамы из углеродистых сталей имеют хорошие прочностные свойства, а также стойки к коррозии. Они достаточно гибкие, поэтому на дороге сглаживают все неровности. Такие конструкции идеально подходят для обычной езды, а также для выполнения трюков. Углеродистая сталь выдерживает большие нагрузки, вплоть до 150 кг.

Легированные стали позволяют сделать конструкцию более надежной, прочной и легкой. Чаще всего стали для выполнения рам легированы молибденом и хромом. Молибден влияет на структуру стали, делая её мелкозернистой, за счет этого повышается прочность. Хром придает коррозионную стойкость.

Цена на такую раму начинается от 400$. Высокая стоимость самый существенный недостаток, именно поэтому такие велосипеды не пользуются спросом.

Преимущества рам из стали:

• высокие показатели прочности, жесткости;
• долговечны;
• выдерживают удары;
• просты в обслуживании;
• в отличие от алюминиевых рам, стальные не накапливают усталость. Это свойство позволяет не ломаться элементу в один момент, поэтому велосипедист может вовремя заметить трещину и заменить поврежденную деталь;
• ремонтировать стальные конструкции достаточно легко, для этого необходима лишь сварка;
• велосипеды имеют небольшую стоимость;
• физические свойства позволяют гасить вибрации при движении.

Недостатки стальной рамы:

• ощутимый вес конструкции;
• конструкции из обычной стали быстро подвергаются коррозии;
• из-за появления ржавчин, необходимо тщательно ухаживать за велосипедом: окрашивать поверхность, не оставлять под дождем и снегом, и регулярно смазывать.

Алюминиевая рама, плюсы и минусы

Чаще всего для изготовления рам используют алюминиевые сплавы. Такой материал делает конструкцию более легкой и отзывчивой к недостаткам дороги, а также стоек к коррозии. Алюминиевые сплавы превосходят сталь по жесткости, но они имеют меньшую плотность.

Преимущества рамы из алюминия:

• маленький вес рамы. Низкосортные конструкции весят около 2 кг, а качественные до 1,5 кг;
• хорошие характеристики стоят наряду с небольшой стоимостью;
• велосипед разгоняется быстро на любой местности;
• не подвергаются коррозии;
• выдерживают большой вес.

Недостатки этой рамы прямо противоположны достоинствам рамы из стали:

• Несмотря на быстрый разгон, они также стремительно теряют инерцию.
• Некоторые модели не поглощают вибрации от дороги, поэтому езда может стать мучительной.
• Накапливают усталость, поэтому поломка может произойти в любой момент.
• Большинство поломок практически невозможно починить.

Отзывы велосипедистов

Не каждый велосипедист может с первого раза правильно подобрать раму. Необходимо иметь достаточно опыта, для того чтобы ориентироваться в материалах.

Источники:

http://velodelo.org/kakaya-velosipednaya-rama-luchshe-karbonovaya-ili-alyuminievaya/
http://velosreda.ru/5-prichin-vybrat-karbonovuyu-ramu
http://veloinsider.ru/snaryazhenie/rama-alyuminievaya-ili-stalnaya.html