腳踏車材料發展知多少?

腳踏車材料的選用直接關係到腳踏車的使用效能,所以腳踏車材料一直受到腳踏車設計、生產和使用者的重視。

腳踏車材料發展知多少?

鋼、鋁、鈦材料

鋼、鋁、鈦在強度、硬度及重量上都有所不同,每種材料都有其獨特的適用範圍。例如,用鋁或鈦材料按普通鋼車架尺寸製作的車架都具有柔軟和靈活的特點,這是由於兩種材料硬度不夠的緣故。因此,鋁或鈦材料的車架鋼管直徑比鋼材料的車架鋼管直徑要大,這是因為在不增加管壁重量的前提下,直徑越大,其硬度越強。

金屬車架通常會由於耐力不夠而受損,鋼材料和鈦材料都有耐久限度,如果外力小於這個限度,車架就不會斷裂。而鋁材料卻沒有這個極限,因此每個應力迴圈(有規則的週期變動應力)都會增加車架斷裂的危險,這也是鋁車架的侷限性。

鈦的強度大,重量輕,防腐蝕,是一種理想的車架材料,尤其適用於越野車和山地車。但是鈦的價格昂貴,所以其使用範圍比較小眾。

碳纖維複合材料

金屬材料多從礦砂中提煉出來,而複合材料是由粘合劑把結構纖維貼上而成的,粘合劑多選用環氧樹脂,當粘合劑在熱量及空氣的作用下變硬以後,浸透樹脂的纖維即可按需成形。

金屬具有間位性,即金屬在所有方向上的強度和硬度都一樣。複合材料具有異位性,只在沿著纖維輔線的情況下才有強度和硬度。因此,為解決複合材料製成的腳踏車車架應力不斷變化的問題,車架上的結構纖維按不同方向及角度粘合而成。

因為複合材料易成形及異位性的優點,所以複合材料被廣泛運用於各種圓型管的製作上,既有承載軸承整體式車架,也有帶接頭的車架,也就是碳纖維管插入鋁或鋼製接頭內。

腳踏車材料發展知多少?

高光澤LFT複合材料

隨著科技不斷創新,腳踏車材料更加趨向於環保方向。最新的高光澤長纖維熱塑性(LFT)複合材料可以滿足腳踏車的各種苛刻要求,尤其是複雜的輪輞(俗稱輪圈) ,並且LFT材料還能回收利用。另外,LFT複合材料兼具剛度、衝擊強度和動態疲勞效能,這使得該材料除了是體育用品的理想選擇之外,還非常適合用於汽車和消費品的應用。

腳踏車材料的變化代表著技術的不斷革新,相信在不久的將來,腳踏車材料會更加超乎我們的想象!

本文由石家莊市藁城區第九中學高階教師韓素娟進行科學性把關。