Quali sono i vantaggi e gli svantaggi del telaio della bicicletta in titanio rispetto ad altri telai?

Attualmente, l'acciaio è il materiale più utilizzato e più longevo nell'industria manifatturiera delle biciclette. La tecnologia dei telai in acciaio è abbastanza matura. Attraverso l'ottimizzazione della composizione, il processo di trattamento termico avanzato e la tecnologia di elaborazione, la parete del tubo in acciaio può raggiungere lo spessore ideale con la premessa di garantire le prestazioni. I vantaggi dei telai in acciaio sono (1) buone prestazioni di elaborazione e tecnologia matura. Il telaio in acciaio è il telaio con la più lunga storia di ricerca e la sua tecnologia in tutti gli aspetti è migliore di altri materiali. Pertanto, ci sono relativamente poche difficoltà nella progettazione e nella produzione. (2) Buone prestazioni di saldatura. Rispetto al titanio, all'alluminio e ad altri materiali in lega leggera, la saldatura dell'acciaio ha requisiti relativamente bassi per un'atmosfera protettiva. Dopo la saldatura, generalmente non è necessario eliminare i difetti nel processo di saldatura mediante trattamento termico, il che riduce l'investimento in attrezzature. (3) Buone prestazioni di assorbimento degli urti. (4) Vantaggio di prezzo: rispetto ad altri materiali, i materiali in acciaio presentano un incrollabile vantaggio di costo in termini di quantità del produttore, quantità del prodotto, tecnologia di lavorazione e gamma di applicazioni. Svantaggi del telaio in acciaio: (1) facile da arrugginire. Il tubo d'acciaio con la parete sottile è utilizzato nell'attuale applicazione. Se non viene applicato il trattamento anticorrosivo superficiale, la corrosione sarà ridotta nel tempo e anche l'impatto sulle proprietà meccaniche del telaio sarà molto elevato. Pertanto, è necessario considerare il trattamento anticorrosione del telaio in acciaio prima della consegna. (2) Fatica del metallo causata dalla concentrazione delle sollecitazioni. L'influenza di questo fattore risiede principalmente nella zona interessata dal calore di saldatura. Lo stress residuo e la segregazione dei componenti prodotti durante il processo di saldatura influenzeranno in una certa misura le proprietà meccaniche del materiale; Inoltre, se le impurità entrano nella saldatura durante la saldatura, si verificherà una concentrazione di sollecitazioni attorno alle impurità. (3) Peso del telaio. Sebbene il peso del telaio in acciaio stia diminuendo e lo spessore della parete del tubo in acciaio utilizzato come telaio stia quasi raggiungendo il limite, esiste ancora un certo divario tra il telaio in acciaio e alcuni telai leggeri (soprattutto telai in fibra di carbonio) nell'applicazione campo.

L'alluminio stesso presenta i vantaggi di bassa densità, buona plasticità, resistenza alla corrosione e così via. Dopo la lega con altri metalli, le proprietà meccaniche saranno notevolmente migliorate. La maggior parte delle leghe di alluminio utilizzate nelle biciclette sono serie 6000 (Al-Mg-Si) e serie 7000 (Al-Zn-Mg-Cu). I materiali in alluminio vengono solitamente riscaldati prima dell'uso per migliorare le loro prestazioni per soddisfare le esigenze delle applicazioni pratiche. Vantaggi del telaio in lega di alluminio: (1) Può essere trasformato in un telaio leggero. (2) Buona resistenza alla corrosione in ambienti atmosferici. L'alluminio stesso è un metallo che si corrode facilmente. Si ossida immediatamente quando viene posto in aria e forma un film di ossido molto sottile. Tuttavia, quando questo strato di pellicola di ossido si accumula in una certa misura, proteggerà il corpo da ulteriore corrosione. Svantaggi del telaio in lega di alluminio: (1) Il modulo elastico e la rigidità dell'alluminio sono bassi. In genere, vengono adottati metodi come l'allargamento del diametro esterno del tubo, l'utilizzo di un tubo piatto o l'esecuzione di trattamenti termici sul tubo di alluminio per ridurre al minimo l'impatto del modulo elastico inferiore sulle prestazioni del telaio e adattarsi al cambiamento delle sollecitazioni durante l'uso. (2) È richiesto il trattamento termico. La maggior parte delle leghe di alluminio deve essere sottoposta a trattamento termico prima dell'uso (ad eccezione del tubo in lega di alluminio 7075), altrimenti la resistenza è difficile da soddisfare i requisiti e l'acquisto di apparecchiature per il trattamento termico comporterà in una certa misura un aumento dei costi di produzione.

Materiale CFRP significa che la fibra di carbonio viene aggiunta alla matrice di resina come fase di rinforzo per formare un composito. A causa dell'anisotropia delle fibre di carbonio, la disposizione e la direzione di sovrapposizione delle fibre di carbonio devono essere considerate durante il processo composito. Rispetto ad altri materiali, i compositi in fibra di carbonio presentano i seguenti vantaggi: (1) elevata resistenza e leggerezza. La resistenza alla trazione della fibra di carbonio è superiore a quella dell'acciaio, ma la densità del materiale composito è di gran lunga inferiore a quella della lega di alluminio. Tali proprietà sono indubbiamente attese sia dai produttori che dagli utenti. (2) Buon assorbimento degli urti. Con le sue eccellenti prestazioni di assorbimento degli urti, può essere utilizzato per realizzare biciclette senza ammortizzatori. (3) Stampaggio integrale. Il metodo di formatura di base di un telaio in CFRP consiste nel versare la resina nello stampo rivestito di fibra di carbonio per la formatura integrale, quindi la connessione tra i telai non viene considerata. Svantaggi del telaio in fibra di carbonio: (1) Complesso calcolo delle sollecitazioni. La resistenza al taglio della fibra di carbonio non è molto buona. Pertanto, durante la lavorazione dovrebbero essere eseguiti complessi calcoli di sollecitazione e le fibre di carbonio dovrebbero essere disposte in base ai risultati per ottenere una buona combinazione di proprietà. (2) La dimensione non può essere modificata dopo la lavorazione e lo stampaggio e può essere prodotto solo il modello corrispondente dello stampo. Ogni volta che viene sviluppato un nuovo modello, è necessario progettare e realizzare un altro stampo. (3) Invecchiamento della matrice di resina. (4) Il prezzo è alto.

La lega di titanio è un materiale ad alte prestazioni utilizzato nei prodotti aerospaziali e ha eccellenti proprietà del materiale metallico. Attualmente è riconosciuto a livello internazionale come il materiale più avanzato e ideale per la produzione di biciclette di alta qualità per vari scopi sportivi e per il tempo libero. Le eccezionali caratteristiche della lega di titanio sono leggere, ad alta resistenza, buona elasticità, resistenza agli urti, buone prestazioni a fatica, resistenza alla corrosione e mai ruggine. Le biciclette, in particolare le auto da corsa, richiedono leggerezza, buona rigidità e buone prestazioni di impatto. Il peso leggero può migliorare la velocità e ridurre il consumo fisico durante gli sport di lunga distanza; Il telaio della bicicletta con una buona rigidità favorisce la conversione della forza motrice e migliora le prestazioni di manovrabilità; Il telaio della bicicletta con un buon assorbimento degli urti può ridurre meglio l'impatto dalla strada, riducendo così l'affaticamento del conducente. Vantaggi del telaio in titanio: (1) bassa densità e alta resistenza specifica. Il peso della lega di titanio è solo il 50 percento di quello dell'acciaio e il suo rapporto resistenza/peso è del 28,4 percento superiore a quello dell'acciaio al cromo-molibdeno. Il limite di fatica della lega di titanio è il doppio di quello dell'acciaio e le biciclette in lega di alluminio non possono essere paragonate ai telai di biciclette in lega di titanio a questo riguardo dopo un lungo periodo di utilizzo. Essendo un materiale in lega di titanio ad alta resistenza e bassa densità applicato ai telai delle biciclette, non solo renderà i telai delle biciclette leggeri e resistenti, ma renderà anche i telai delle biciclette più durevoli. (2) Nessuna ruggine. Il titanio non si corrode nell'ambiente generale, quindi quando viene utilizzato come materiale strutturale non è necessario alcun trattamento anticorrosivo aggiuntivo.