Главная страница Статьи Веложелезо Из чего сделан современный велосипед
Из чего сделан современный велосипед

Даже в наш век нанотехнологий и многокомпонентных композитов велосипед продолжают по традиции называть «железным конем». Насколько консервативны или, наоборот, насколько современны в отношении применяемых материалов двухколесные машины сегодняшнего дня? Полезны и доступны ли для велолюбителя современные достижения материаловедения? Рассмотрим, из чего все-таки сделаны велосипеды и как применяемый материал влияет на ощущения от езды.

1. Сталь.

История велостроения (как и машиностроения вообще) началась именно с нее, и долгое время сталь оставалась основным материалом как для рам, так и для отдельных узлов. Причиной тому является невысокая стоимость как самого сырья, так и основных процессов обработки, а также подходящие для большинства применений прочностные характеристики. Закончился ли «железный век» в велоиндустрии? Отнюдь! И сегодня в общемировом масштабе доля стальных велосипедов остается подавляющей. При этом, технологические изыски затронули и этот традиционный материал, и в настоящее время применяется несколько его разновидностей, весьма отличающиеся по свойствам.

Нi-ten steel – стандартный стальной прокат, «водопроводные трубы», применяется в прогулочных, детских велосипедах, а также в самых бюджетных горных и БМХ. Велосипед из такой стали проще всего изготовить, равно как и отремонтировать в случае необходимости, а его прочность достаточна для неспортивного использования в течение многих лет. Недостатком является высокий удельный вес и толщина стенок труб, а также невысокие показатели упругости, что делает велосипеды относительно тяжелыми, «вялыми» в езде, а некоторым компонентам не обеспечивает должной долговечности. В основном из обычной стали делают рамы и передние вилки и для этих целей она вполне подходит, если хочется сэкономить на покупке и не предполагается спортивное и экстремальное использование. Стальные компоненты, такие как шатуны, втулки колес, подседельные штыри и рули получаются очень тяжелыми и однозначно указывают на общую дешевизну и невысокий технологический уровень велосипеда. Особенно следует избегать стальных ободов колес, т.к. они очень легко деформируются.

Сr-Mo steel (хромомолибденовые сплавы) – специальные легированные стали, отличающиеся высокой упругостью и умеренным удельным весом. Рамы из таких сплавов (наиболее престижные марки изготовителей проката – Reynolds, Tange, Sanko, Colombus) получаются чуть тяжелее алюминиевых (2,2 – 2,7 кг), но за счет сложной обработки имеют очень комфортную жесткость: велосипед и педалируется эффективно, и неплохо гасит вибрации. Кроме того, упругие свойства продвинутых стальных рам и вилок, делают их более устойчивыми (относительно алюминиевых) к боковым и вертикальным нагрузкам, что ценят поклонники фристайла и экстремального катания. Немаловажным фактором является и эстетика: высококачественная сталь позволяет сделать трубы тонкими и изящными, придать велосипеду чистоту линий и своеобразный ретро-шарм, что нравится продвинутым любителям горного велосипеда, БМХ, велотуризма и городского катания. Из-за небольших объемов производства стоят Cr-Mo рамы и велосипеды дороже алюминиевых собратьев. Помимо рам и вилок, из Сr-Mo делают такие компоненты для МТБ-фристайла и БМХ, как рули и шатуны, отличающиеся колоссальной живучестью.

 2. Алюминий.

Ворвавшись в индустрию около 30 лет назад, алюминий быстро стал стандартным решением для велосипедов средней ценовой категории. Подавляющее большинство горных велосипедов и шоссейных велосипедов сегодня делаются из алюминиевых сплавов. Умеренная стоимость, низкий удельный вес и пригодность к любым видам механической обработки, позволяющая производить детали практически любой формы – залог успеха алюминиевых велосипедов.

Применяемые в изготовлении рам сплавы имеют маркировку 7005 и 6061 – в зависимости от легирующих добавок (цинк, кремний, магний и т.п.).

Помимо различных сортов алюминиевых сплавов, для придания оптимальных прочностных характеристик, производители применяют различные температурные обработки готовых рам. Изделия, прошедшие дополнительную термообработку, как правило, имеют соответствующие индексы с буквой Т, например, 7005 Т6.

Рамы из сплава 7005 считаются более жесткими, зато из сплава 6061 более пригодны для сложной механической обработки.

На способах обработки алюминия следует остановиться отдельно.

Баттинг – основной технологический метод, состоящий в вытягивании готовой трубы, в результате чего ее отдельные участки обладают более тонкой стенкой, чем другие. Это позволяет сэкономить материал (а значит и вес) в ненагруженных местах рамы, и усилить нагруженные. Баттинг может применяться к нескольким участкам трубы (двойной или тройной баттинг – маркировка double butted, triple butted).

Гидроформинг (hydroforming) – придание трубе формы с помощью жидкости (масла), подаваемой под большим давлением. Такой способ позволяет вытягивать металл равномерно, без образования дефектов кристаллической решетки. Поэтому современные рамы могут иметь очень сложные изгибы, оставаясь при этом прочными, а их вес может составлять всего 1,5 кг или менее.

Ковка (маркировка - forged) – применяется там, где металлу нужно придать бОльшую прочность и жесткость: дропауты рамы (места крепления оси заднего колеса), а также такие компоненты, как шатуны, рули и выносы рулей.

Относительными недостатками алюминия, как материала для рам, является его высокая, относительно других металлов, жесткость, что плохо сказывается на способности поглощать вибрации от неровностей дороги. Это явление призваны минимизировать S-образная форма перьев и использование заднего амортизатора. Жесткость алюминия проявляется и при пиковых нагрузках: если стальная рама гнется при неудачном прыжке или падении, то в алюминиевой, скорее всего, образуются трещины или разломы. Ремонт алюминиевых рам возможен только путем сварки в газовой среде (аргон) с последующим отпуском.

Фрезерная обработка (маркировка CNC) – механическая обработка фрезами для максимальной точности изготовления элементов или деталей.

3. Титан.

Данный металл назван в честь могучих мифических существ совершенно не напрасно: его усталостная прочность очень высока при почти вдвое меньшем удельном весе, чем у железа. Благодаря этим уникальным характеристикам титан применяется в самых технологичных сферах: космической индустрии, авиастроении, создании медицинских имплантов и т.п. Немалую популярность титан снискал и в велоспорте: рамы и компоненты из него получаются практически вечными (если речь не идет об узлах, подверженных трению). По упругости титан сродни высококачественной Сr-Mo стали: отлично гасит вибрации, но при этом меньше весит. Это свойство ограничивает его применение в соревновательном велоспорте, где нужна максимальная жесткость и реактивность рамы, но делает его отличным выбором для негоночного МТБ, туризма, фристайла.

Основной проблемой титана является сложность его механической обработки (даже просто распилить титановую деталь очень непросто), вследствие чего производство рам и компонентов очень дорого: рамы российского производства, такие как «Рапид», делаются, как правило, на заказ и их стоимость начинается от 700 долларов. Американские титановые или европейские рамы могут стоить и 2000-2500 долларов. Поэтому титановые рамы остаются уделом избранных энтузиастов, и не подвергаются покраске, дабы «благородный металл» был хорошо виден окружающим.

Среди велокомпонентов титан нашел применение в таких узлах, как жесткие передние вилки, пружины амортизаторов, рамки седел, оси педалей, втулок. Щепетильно относящиеся к весу велосипеда гонщики применяют даже титановые болты во всех узлах велосипеда.

4. Карбон (углеволокно).

Наиболее современный из применяемых в велостроении материалов, без преувеличения, открыл в нем новую эпоху. В отличие от металлов, имеющих однородную структуру, карбон является композитным (составным материалом): полотно карбонового волокна, состоящие в свою очередь из карбоновых нитей, скрепляются между собой эпоксидной смолой. Варьируя толщину и взаиморасположение полотен, можно в очень широких пределах изменять свойства материала, придавая в нужных местах высокую жесткость для эффективной передачи усилия, а в других обеспечивать упругость для гашения вибраций.

Сами волокна при этом могут иметь различный модуль упругости – самый жесткий и дорогой т.н. «высокомодульный» карбон.

Кроме того, разумеется, карбон легче любого из металлов: лучшие гоночные рамы уже преодолели рубеж в 700 граммов. При этом, карбон проник уже во все ниши велоспорта, вплоть до даунхилла, и его пресловутая «хрупкость» и низкая ремонтопригодность уже никого не останавливает. Первые карбоновые велосипеды стоили баснословных денег, но процесс производства постепенно удешевляется, и сегодня простая по конструкции рама китайского производства уже может быть куплена за 300-400 долларов. Среди велокомпонентов карбон также находит все более и более широкое применение: рули, подседельные штыри, выносы, шатуны и даже обода и втулки колес! С уверенностью можно сказать, что за этим материалом будущее велоспорта.

(с) Pro-bike.ru