Велосипеды с алюминиевой рамой - одни из самых распространенных на современном рынке. Обусловлено это легкостью материала в сочетании с низкой себестоимостью. Если у стали удельная масса составляет 7,8 грамма на кубический сантиметр, то у алюминия этот показатель - порядка 2,7 грамма. По утолщению стенок этот материал также выигрывает у железа, поскольку минимальный параметр составляет 0,8 мм, при этом весить изделие будет меньше, чем стальная рама толщиной 0,4 мм. Надежность дополнительно увеличивается благодаря отсутствию сварных швов. Кроме того, могут выполняться в различных конфигурациях. Рассмотрим их особенности, преимущества и недостатки.

Описание

Велосипеды с алюминиевой рамой благодаря малому весу быстрее набирают скорость, на них легче преодолевать подъемы. По этой же причине байк быстрее останавливается после того, как наездник перестает крутить педали. Алюминий в чистом виде не используется, под этим материалом подразумевается сплав его с цинком, марганцем, никелем, медью или магнием.

На таких велосипедах сложнее входить в крутые повороты, поскольку они жестче стальных аналогов, не так хорошо могут изгибаться. По причине жесткости рамы энергия от усилий велосипедиста передается на колеса с меньшими потерями. Такие тонкости играют роль для профессионалов, у любителей это не критичный показатель. Заметной становится более жесткая и менее комфортная езда. Велосипеды с алюминиевой рамой практически не гасят колебания, передаваемые на седло и руль на неровных поверхностях и кочках. Для такого байка требуется хороший амортизационный узел и удобное седло. Это позволит часть ударов нивелировать, что благоприятно скажется на перемещении.

Плюсы

Начнем с преимуществ рассматриваемого изделия. К ним относятся:

• Небольшая масса, позволяющая улучшить скоростные характеристики и разгон.
• Максимальная устойчивость к коррозийным процессам.
• Высокие ходовые характеристики даже при движении на подъем.

Минусы

Велосипеды с алюминиевой рамой имеют ряд недостатков, а именно:

• Высокую жесткость, что особенно ощущается на моделях без амортизационной вилки.
• Быструю потерю наката. По причине малого веса байк останавливается быстрее, чем аналог со стальной рамой, после того как велосипедист прекращает крутить педали.
• Небольшой рабочий ресурс при активной эксплуатации. Уже через несколько лет могут появиться трещины. Изготовители дают гарантию от 5 до 10 лет, но после этого срока рекомендуется смазывать деталь для проверки возможных деформаций.
• При падении на алюминиевой раме выше вероятность появления вмятин.
• Плохую ремонтопригодность. Сварить такую деталь весьма проблематично, лучше приобрести новую.
• Довольно высокую цену.

Складные велосипеды с алюминиевой рамой

Ниже перечислим несколько популярных марок этого типа и назовем их краткие характеристики:

1. Дорогой городской байк Strida SX отличается оригинальным экстерьером. Он складывается до размеров компактной тележки, которую можно транспортировать своим ходом. Руль также может трансформироваться. К плюсам велосипеда относится то, что тросы и провода спрятаны в полости рамы, его легко собирать, имеется багажник, дисковые тормоза. При хорошей маневренности аппарат весит всего 11,6 кг. Среди минусов - небольшая грузоподъемность, узкие колеса, плохая амортизация.
2. Smart 20. Стильный городской байк, считается одним из лучших в своей ценовой категории. Может без проблем эксплуатироваться женщинами. Среди достоинств - прочная рама, удобный механизм трансформации, наличие катафотов и прочих аксессуаров. К недостаткам относится отсутствие ручного тормоза и качество центровки крыльев.
3. Велосипед «Стелс». Алюминиевая рама модели «Пилот-710» не мешает мягкости хода. Транспорт хорошо набирает скорость накатом, имеет сдержанный дизайн, в сложенном положении помещается в багажный отсек любого автомобиля, оснащается в базовой комплектации багажником и защитой цепи. Недостатки заключаются в наличии широкого руля и неудобной посадке для высоких людей. Целевое предназначение модификации - городские поездки.

Детские велосипеды с алюминиевой рамой

Ниже представлено краткое описание некоторых детских и подростковых моделей:

• Mars. Этот на детей от 3 лет. В комплекте идут дополнительные полиуретановые колеса. Рама и вилка изготовлены из алюминиевого сплава, имеется регулятор высоты руля. Диаметр колес - 12 дюймов, масса модели - 4,5 кг.
• Forward Timba‏. Один из лучших для детей 6-9 лет. Обладает красивым дизайном, доступной ценой, защитой цепи и съемными страховочными колесами. К недостаткам можно отнести приличный вес (почти 14 кг), а также необходимость регулировки некоторых подвижных узлов.
• Shulz Max. Эти детские велосипеды с алюминиевой рамой относятся к средней ценовой категории. Масса байка составляет 14,3 кг. Ориентирован он на подростков 12-16 лет, имеет грузоподъемность до 110 кг. Преимущества модели заключаются в удобстве сборки/разборки, хорошем наборе скорости, оснащении 20-дюймовыми колесами и качестве. Среди минусов - некорректная заводская регулировка, тормозные колодки сомнительного качества.

Особенности

При выборе байка часто возникает вопрос о том, алюминиевую или стальную раму велосипеда выбрать. Итоговое решение зависит от финансовых возможностей покупателя, предназначения машины и субъективных требований пользователя. Стоит отметить, что при изготовлении алюминиевых конструкций применяются толстостенные трубы большого диаметра.

Это связано с тем, что, по законам физики, если размер трубы увеличить в два раза, ее жесткость повысится в восемь раз, а при увеличении толщины стенки в два раза показатель жесткости увеличивается на такую же величину. Следовательно, из имеющихся вариантов повышение диаметра предпочтительнее.

Как правило, минимальная толщина стенки трубы на алюминиевой раме составляет 0,8 мм. Часто производители делают трубы методом баттирования или использования разных сечений, что также позволяет усилить изделие.

Используемые сплавы

Существует множество алюминиевых сплавов, из которых делают рамы для велосипедов. Наиболее распространенными являются марки 7005Т6 и 6061Т6. Индекс Т говорит о том, что материал прошел термическую обработку. К примеру, изделие из сплава 6061 нагревается до 530 градусов по Цельсию, затем активно охлаждается жидкостью. Далее на протяжении 8 часов материал искусственно старится при температуре 180 градусов. На выходе получается 6061-Т6. Аналог под номером 7007 охлаждается воздухом, а не водой.

Ниже приведены сравнительные характеристики материалов до и после термообработки (в скобках):

• Сплав 2014 (2014Т6) - прочность на разрыв составляет 27 (70) тыс. PSL, предел текучести - 14 (60), процент удлинения - 18 (13), твердость по Бринеллю - 45 (135).
• Аналогичные показатели материала 6061 (6061Т6) - 18 (45), 8 (40), 25 (17), 30 (95).

В первом сплаве используется 4,5 % меди, 0,8 % углерода и марганца, 0,5 % магния. Второй материал включает в себя 1 % магния, 0,6 % кремния, 0,3 % меди, 0,2 % хрома, около 0,7 % железа.

В заключение

Прочнее всего велосипед 16”, алюминиевая рама которого сделана из сплава 70005 или 7005. Тем не менее аналог 6061 технологичнее, что позволяет изготавливать из него трубы со сложным сечением, а это повышает прочность изделия. Кроме того, такой алюминий лучше поддается сварке. При выборе рамы учитывайте финансовые возможности и предполагаемое использование велосипеда. При правильной эксплуатации байк с рамой из любого материала, включая сталь, алюминий или карбон, прослужит довольно долго.

Основные требования велосипедной рамы

Велосипедная рама должна быть надежной и прочной. Расположение прочностных показателей по раме должны находиться в соответствии с характером нагрузки на нее, например, верхние перья работают на сжатие, нижние на изгиб. Такой показатель как легкость рамы считается вторичным требованием, так как чрезмерное витвейнерство (погоня за лёгкостью) ведет к тому, что велосипедная рама теряет свои прочностные характеристики, вследствие чего страдают ходовые свойства. Не столь важными, но все же необходимыми качествами, которыми еще должна обладать рама, являются:

• виброгашение – способность амортизировать толчки и поглощать вибрации во время езды, не перенося их на организм велосипедиста;
• ремонтопригодность – возможность выполнять ремонтные работы по истечению гарантийного периода, так как стоимость рамы достаточно высокая, а основная нагрузка приходится именно на нее.

Прочностные характеристики карбоновой велосипедной рамы

Благодаря своим физическим свойствам, такой материал как , 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:

Желаю Вам удачного выбора!

Рама - основная и самая главная часть велосипеда.

Вопрос, какой же материал рамы лучше остается открытым уже не первый год, поскольку подход к выбору материала - сугубо индивидуальный.

Основными материалами сегодня являются хромомолибденовая сталь и алюминиевые сплавы.

1. Сталь - первый материал, из которого стали делать рамы для велосипедов. В последнее время наблюдается тенденция к возрождению стальных рам, это вызвано появлением новых технологий которые позволяют делать материал, который бы удовлетворил высоким требованиям современного велоспорта.

Сталь в целом привлекательна благодаря своей надежности, простоте обработки и ремонта и относительной дешевизне. Сталь хорошо гасит вибрации.У этого материала довольно продолжительный срок службы, и у него нет свойства накапливать "усталость". Если рама начинает стареть, она предупреждает об этом - появляются трещины, ржавчины.

Известны несколько типов стали:

• - Hi-Ten (Hi Tensile) - "конструкционные стали улучшенного качества", это самый дешевый материал. Рамы из этой стали достаточно тяжелые и не обладают хорошим "накатом".
• - Cro-Mo (cromomolibden) - хромомолибденовые сплавы. Рамы из этого материала более легкие, чем из Hi-Ten, более жесткие, но и более дорогие.

К достоинствам хромомолибденовой рамы также следует отнести ее способность изгибаться на виражах и тем самым облегчать управление, в значительной степени гасить мелкую вибрацию и даже немного смягчать удары. К тому же они незначительно подвержены коррозии. Такие рамы почти не используются в кросс-кантрийных байках высокого уровня, но популярны среди туристов, марафонцев и любителей зимнего катания.

Более высокого класса такие рамы делают с переменной толщиной труб (баттинг). Рамы с тройным баттингом прочны и достаточно легки одновременно.

2. Alu (Aluminium) - алюминиевые сплавы. Этот материал позволяет сделать еще более жесткую и во многих случаях более легкую раму, чем Cro-Mo. Существует целый ряд алюминиевых сплавов и способов их обработки (7000, 7005, 7005T6, 7009T6, 7010T6, 6061, 6061T6, 6065 и тд). В сплавы 6000-й серии добавляют магний, 7000-й серии - цинк. Наиболее распространенный (в силу цены) 7005й. Чем меньше номер алюминиевого сплава, тем он дороже, а качество его лучше. Более продвинутые фирмы используют сплав 6061.

Алюминиевая рама значительно меньше корродирует в агрессивной среде, чем хромомолибденовая и тем более, чем стальная.

На алюминиевых рамах легче разгоняться, лучше въезжать на горки, они позволяют хорошо чувствовать дорогу, правда, по сравнению с хромомолибденовыми рамами, алюминиевые обладают меньшей накатистостью. Рама перестает "катить" как только вы перестаете крутить педали. Повороты проходить сложнее, чем на хромомолибденовой раме, однако при этом сам поворот проходится быстрее.

Алюминиевые рамы не обладают свойством гасить вибрации. Срок жизни этих рам, как правило, меньше (около 10 лет). Алюминиевые рамы "накапливают" усталость и (по прошествии 10-15 лет) могут разрушиться внезапно. Однако многие производители в настоящий момент дают пожизненную гарантию на рамы из алюминиевых сплавов. Это говорит о том, что совершенствующиеся технологии позволяют увеличивать срок службы материала.

Алюминиевые рамы также могут иметь баттинг.

Один из редких видов алюминиевых сплавов - скандий. Скандий похож на титан по весу и гибкости и обладает при этом очень высокой поверхностной прочностью. Рамы из скандия должны изготавливаться очень аккуратно, так как раму нельзя отрихтовать (выровнять вхолодную) после сварки.

Последнее достижение алюминиевого рамостроения - гидроформованные трубы. Эта технология позволяет избежать швов в конструкции рамы, что заметно повышает надежность рам.

На российском рынке из качественных зарубежных производителей алюминиевых велосипедов представлены: США - GT, TREK , MARIN, SCOTT ; Германия - WHEELER, Тайвань - GIANT .

В целом, алюминиевая рама на сегодня - самый лучший вариант, если говорить о соотношении качества, эксплуатационных свойств и цены.

3. Магний является, пожалуй, самым редким материалом для велосипедных рам.

• Низкий вес
• Хороший накат
• Прекрасная жесткость.

• Высокая цена
• Очень низкий ресурс (до 2-3 лет).
• Подвергаются сильной коррозии.

4. Carbon (углепластик). Это сверхлегкие рамы, но крайне неустойчивые к ударным нагрузкам. Это рамы для профессионального использования.

5. Ti (Titanium) - Титан. Этот материал, как и карбон, пришел в велоиндустрию из аэрокосмической области. Титан сочетает в себе достоинства алюминия и стали - твердость и легкость. Устойчив к коррозии. Отлично гасит вибрации, срок службы достаточно велик.

Титановые сплавы трудно поддаются механической обработке и требуют сложных технологий сварки. Этим объясняется столь высокая цена на титановые сплавы.

Рамы из этого материала - для профессионалов.

На российском рынке известна фирма WHEELER, предлагаются велосипеды из титановых сплавов.

Резюме: выбор рамы для велосипеда индивидуален и зависит от предпочтений велосипедиста и стиля катания. Для начинающих велолюбителей посоветуем выбирать что-то из алюминиевых или хромомолибденовых сплавов. Любые другие материалы (Карбон, Титан, Магний) не для новичка.

4 материала

Большинство велосипедных рам делают из

• стали и
• алюминиевых сплавов.

Бывают еще рамы из

• углепластика и
• титановых сплавов.

Углепластик часто называют «карбоном», не утруждая себя переводом с английского: «carbon fiber». Два последних варианта – намного дороже двух первых.

Сталь

Стальные рамы – это в основном рамы из хромомолибденовой стали 4130 (по-американски, ближайший отечественный аналог – легированная конструкционная сталь 30ХМА по ГОСТ 4543). Хорошо сделанная рама из хромоникелевой стали обладает необходимой прочностью, долговечностью и относительно мало весит.

Некоторые стальные рамы, в основном детских велосипедов, изготавливают из более дешевой углеродистой стали – они такие же прочные и долговечные, но потяжелее хромомолибденовых, потому что толще.

Алюминий

Большинство велорам из алюминиевых сплавов имеют примерно такую же прочность и массу, как и близкие им по цене рамы из хромомолибденовой стали. Их повышенная жесткость хороша для езды по горам или в спринте, но не для преодоления ям и кочек. В отличие от стальных алюминиевые рамы не ржавеют. С другой стороны, рамы из алюминиевых сплавов более подвержены усталостным разрушениям и менее ремонтопригодны, чем стальные. Однако хорошо сделанная алюминиевая рама прослужит верой и правдой много лет.

Рама – главная часть велосипеда и база для крепления всех остальных его частей. Рамы современных велосипедов делают обычно из труб, которые соединяют в виде так называемого «двойного треугольника». Эту форму называют также «diamond» — кому-то она напоминает ромб и даже, может быть, алмаз. Форма рамы за более чем сто лет почти не изменилась, хотя с развитием современных технологий и материалов и появилось много новшеств. В последние пару десятилетий особенно активно искали новые материалы для рам, в том числе среди алюминиевых сплавов.

Факторы качества

Качество велосипедной рамы как конструкции определяют четыре основных фактора:

• жесткость,
• прочность,
• усталостная прочность и

Жесткость велосипедной рамы

Жесткость определяет способность конструкции упруго деформироваться: чем больше жесткость, тем меньше упругие перемещения элементов конструкции относительно друг друга. Упругие рамы смягчают удары об ямы и кочки, тогда как более жесткая рама будет передавать ездоку удары от каждой ямы и кочки. С другой стороны, более гибкая рама больше прогибается под нагрузкой, поглощая часть энергии, которая предназначена для движения вперед. Поэтому велосипедисты, которые хотят побеждать в спринте и гонках на время предпочитают жесткие рамы.

Прочность материала велосипедной рамы

Прочностные характеристики материала рамы – предел прочности и предел текучести – в нормальных условиях прямо не влияют на качество езды или ощущения от нее, но являются существенным фактором для стойкости рамы к сильному, «аварийному» удару. Прочная рама выдержит такой удар, а менее прочная – слабая — может и не выдержать.

Усталостная прочность велосипедной рамы

При нормальной езде каждый поворот педали, яма или кочка вызывают в раме небольшие циклические напряжения. Хотя эти напряжения и намного ниже предела текучести материала, за несколько сотен тысяч циклов нагружения они могут вызывать так называемые усталостные трещины и, в конечном счете, усталостное разрушение. Сопротивление материала этому типу разрушения называют . Если вы рассчитываете ездить на своем велосипеде несколько десятилетий, ваш вес выше среднего и вы редко слезаете с седла, то для вас усталостная прочность — важный фактор.

Вес велосипедной рамы

Вес , а точнее масса рамы, зависит от плотности материала и, конечно, конструкции рамы, в частности, толщины ее труб. Типичная рама весит от 1,5 до 3,0 кг, что составляет около четверти всего веса велосипеда. Впрочем, полный вес велосипеда часто в десять раз меньше, чем сам велосипедист в полном «боевом» облачении. Так что большинство велосипедистов и не заметят небольшой разницы в весе рам, если, конечно, им не придется долго карабкаться по горам на велосипеде или под ним.

Алюминиевые сплавы для велосипедных рам

6061 или 7005?

Алюминиевые велосипедные рамы изготавливают главным образом из алюминиевых сплавов:

• сплав 7005.

Некоторые другие алюминиевые сплавы, например, 7075 и 2014, более прочные, чем оба сплава 6061 и 7005, но они не мало подходят для изготовления велосипедных рам, так как их почти невозможно сваривать, по крайней мере, обычной аргонно-дуговой сваркой.

Часто считают, что алюминиевый сплав 6061 больше подходит для велосипедных рам, чем сплав 7005, хотя сплав 7005 и несколько более прочный. Прочность при растяжении сплава 7005-Т6 составляет 350 МП, а сплава 6061 – 310 МПа, предел текучести 290 и 275 МПа, соответственно.

Когда речь идет о прочности рамы в целом, то большие различия в прочности возникают из-за качества сварных швов, выбора формы труб и их толщины, а также общей конструкции рамы. На самом деле, при тех нагрузках, которым обычно подвергается велосипедная рама, различий между алюминиевыми сплавами 6061 и 7005 практически нет, поскольку напряжения, которые возникают в раме, достаточно далеки от этих предельных величин.

Алюминиевый сплав 6061

Алюминиевый сплав 6061 — полный аналог отечественного сплава АД33 по ГОСТ 4784-97 — принадлежит к серии алюминиевых сплавов 6ххх (Al-Mg-Si). Основными легирующими элементами являются:

• магний (0,8-1,2 %) и
• кремний (0,40-0,6 %),
• а также медь (0,15-0,40 %) и
• железо (до 0,7 %).

Сплав 6061 обладает довольно высокой прочностью, легко сваривается и широко применяется не только для изготовления велосипедных рам, но и в строительстве, самолетостроении, судостроении.

Как и все сплавы серии 6ххх сплав 6061 является термически упрочняемым сплавом. Термическая обработка, которая применяется для уже сваренных рам, заключается в нагреве до 530 °С, интенсивном охлаждении водой и искусственном старении при температуре около 180 °С в течение 8 часов. Алюминиевый сплав 6061 после такой обработки обозначают 6061-Т6.

Алюминиевый сплав 7005

Алюминиевый сплав 7005 принадлежит к серии алюминиевых сплавов 7ххх без легирования медью (Al-Zn-Mg). Основные легирующие элементы:

• цинк (около 4,5 %) и
• магний (около 1,4 %).

Алюминиевый Сплав 7005, также как сплав 6061, является термически упрочняемым. Однако, в отличие от сплава 6061, который требует довольно быстрой и интенсивной закалки водой при его термической обработке, для сплава 7005 в этом случае достаточно охлаждения воздухом.

Некоторые главные производители велосипедов с алюминиевыми рамами декларируют применение специальных алюминиевых сплавов или специальной обработки алюминиевых сплавов для улучшения свойств рам. Похоже, часто это скорее маркетинговые ходы, чем «прорывы» в металловедении алюминия.

Брендовые алюминиевые сплавы

AluxX and AluxXSL

Например, известная фирма Giant применяют свой, брендовый алюминиевый сплав «AluxX». При этом обычный «AluxX» — это просто алюминиевый сплав 6061, но с особой конструкций «баттинга», технологии гидроформинга и термической обработки.

Баттинг (от английского – butting) – утолщение труб критических сечениях, чаще на концах труб.Гидроформинг – формовка труб путем помещения их в специальные матрицы и закачки им внутрь воды или специального масла под высоким давлением.

Более продвинутый сплав «AluxXSL» отличается от сплава 6061 чуть большим содержанием меди.

Alpha White, Black and Red

Фирма Trek применяет бренды:

• Alpha White Aluminum и Alpha Black Aluminum — это обычный сплав 6061,
• Alpha Red Aluminum – термически упрочненный алюминиевый сплав 7075.

Споры по поводу того, из какого материала рама лучше ведутся постоянно. Причем большой оценки всегда удостаивается тот материал, из которого изготовлена рама велосипеда спорщика. Все согласны, что чем легче, прочнее и долговечнее рама, тем она лучше. Поэтому при подготовке данного обзора учитывались мнения, как самих производителей, так и профессиональных велосипедистов, мнения экспертов по прочности и долговечности конструкций и материалов используемых в военной авиации и на космических станций. Поэтому материал получился очень объективным и в то же время изложен просто, без профессиональных выкладок.

Для начала рассмотрим характеристики всех металлов из которых изготавливаются рамы для MTB, это необходимо чтобы понять конструктивные особенности рам изготовленных из каждого материала. Все замечали насколько массивней выглядят рамы из алюминиевых сплавов по сравнению со стальными?

Есть у металла такой важный показатель как жесткость. У стали самая высокая жесткость - 30, у алюминия, в зависимости от сплава, этот показатель равен 10-11, а у титана 15-16,5. Чем выше этот показатель, тем металл более устойчив к деформации. Почему же не все рамы делают из стали? Ответ мы находим, сравнив плотность этих металлов - от нее зависит вес рамы. Чем выше плотность, тем материал тежелее: у стали этот показатель равен 490, у титана 280, а у алюминия 168,5. То есть сталь как в 3 раза тяжелее алюминия, так и в 3 раза жестче. А титан является «золотой серединой». Но в продаже, как мы видим, чаще всего встречаются байки с алюминиевой рамой, а рамы из титана вообще мало кто видел в живую. Но есть и еще один материал про который пока не было сказано - карбон. Его мы оставим на «сладкое».

Сталь

Это самый простой в обработке материал, используемый для горных велосипедов, чем объясняется низкая цена велосипедов со стальной рамой. Рамы из простой Hi-Ten стали делаются в Китае и Сингапуре. У были только такие рамы.

Помимо простой Hi-Ten стали используется также Cro-Mo - это хромомолибденовые сплавы. При изготовлении Cro-Mo рам широко используется технология баттинга, то есть стенки труб рамы различаются по толщине в разных местах, что позволяет их делать как прочнее, так и легче. Но и стоят такие рамы заметно дороже. Рам таких производится очень мало фирмами Kona, Jamis, Marin. Существует технология, значительно повышающая прочность стали - «закаливание на воздухе». Особенность технологии в том, что сталь при охлаждении становится прочнее, а не наоборот, как при обычной закалке.

К достоинствам хорошей (хромомолибденовой) стальной рамы относятся:

• изгибание при входе в поворот, от чего поворачивать проще
• высокая прочность и жесткость
• долговечность
• при поломке, легко можно сварить
• хороший накат

Недостатки стальной рамы:

• подверженность коррозии
• большой вес
• не подходят для тяжелых велосипедистов
• небольшие потери энергии, затраченной на кручение педалей, при езде стоя

Алюминий

Чисто алюминиевых рам нет - они варятся из сплавов с цинком или кремнием и магнием, потому что алюминий мягкий металл. Существует множество сплавов: 6061, 6065, 7000, 7005, 7009T6, 7010T6 и другие. 7000-ные сплавы имеют лушие показатели по прочности и меньше накапливат «усталость». Лучшими рамами считаются произведенные фирмой Cannondale (США), также хорошие американские рамы от GT, Scott, Specialized, Trek, Marin, немецкой фирмы Wheeler и тайваньской Giant.

Из этого материала чаще всего делают рамы нетрадиционных форм. Для компенсации низкой жесткости рамы делают большого диаметра, широко используют баттинг. Но при своих внушительных размерах алюминиевые рамы остаются намного легче стальных. Отдельно стоит сказать про алюминиевые сплавы с использованием скандия. Такие рамы по характеристикам близки к титановым, но и процесс их изготовления намного сложнее.

Достоинства алюминиевой рамы таковы:

• низкий вес
• хорошая устойчивость к коррозии
• выдержит велосипедиста любого веса
• это более скоростные и динамичные рамы: проще набрать скорость и легче ехать в гору
• большая чувствительность на дороге
• агрессивный внешний вид

Недостатки алюминиевой рамы:

• накапливают усталость, от чего не рекомендуется эксплуатировать одну раму дольше 10 лет - может внезапно сломаться
• плохой накат
• не гасят вибрации
• плохо поддаются ремонту

Титан

Титановые рамы используют в профессиональном велоспорте. И это не удивительно, так как они сочетают в себе преимущества как стали, так и алюминия, при этом срок службы составляет не один десяток лет. Высококлассные титановые рамы делают такие фирмы, как Wheeler (Германия), Mongoose (США). Они, как и алюминиевые рамы, представляют собой сплав, но более дорогой: используется алюминий и ванадий.

Достоинства титановой рамы:

• низкий вес
• высокая прочность
• гашение вибрации и смягчение ударов
• это лучшие рамы для гонок по сильно пересеченной местности
• не боится никакой погоды - не нужно красить
• нет коррозии
• сложно поцарапать
• срок службы несколько десятков лет

Недостаки титановой рамы:

• высокая цена
• небольшие потери энергии затраченной на кручение педалей при езде стоя
• отремонтировать самостоятельно практически невозвожно

Магний

Из него делаются самые легкие на сегодняшний день рамы, но в тоже время и самые недолговечные. Изготавливаются фирмами Litech (Россия), и Merida (Тайвань). Многие профессиональные велосипедисты считают этот материал крайне ненадежным. И действительно, он мало еще изучен, но широко применяется для изготовления амортизационных вилок для горных велосипедов.

Достоинства магниевой рамы:

• самые легкие рамы
• высокая прочность
• хороший накат и динамика

Недостатки магниевой рамы:

• высокая цена
• требует бережного обращения
• подвержена сильной коррозии
• ресурс 2-3 года
• недостаточная прочность (по некоторым данным)

Карбон

Этот композитный материал до сих многие считают ненадежным, а зря. Делают хорошие карбоновые рамы фирмы Trek, Cannondale, GT, Gary Fisher, Klein и другие. Карбон не металл, а углепластик - волокна углерода, склеенные между собой сильным клеем (смолой). Это единственный материал в котором можно увеличивать жесткость не только в определенном месте рамы, но и в определенном направлении, где это нужно. Конструкции из карбона можно делать любой формы без потери жесткости.

Но и карбоновые рамы бывают разные, речь идет конечно же не о сплаве, как с предыдущими материалах рам. Во-первых чем меньше смолы используется для склейки углеволокна, тем рама прочнее. Происходит это из-за того, что обычно ломаются не волокна, а матрица из смолы. Большое количество слоев разнонаправленных волокон также увеличивает прочность рамы. Карбоновые рамы бывают составные, в которых карбоновые трубы соединяются металлическими узлами с раму. Но более совершенными являются монококовые рамы, сформированные как единая деталь – они и легче, и жесче, и прочнее, и дают возможность создавать стильные рамы необычной формы.

Достоинства карбоновой рамы:

• низкий вес
• высокая жесткость конструкции
• возможность усилить жесткость в любом направлении
• простота изготовления экзотических форм
• долговечность

Недостатки карбоновой рамы:

• очень дорогие
• при недостаточно хорошей проектировки может легко сломаться
• карбоновые рамы небрендовых фирм неустойчивы к сильным точечным ударам, после которых возможно полное разрушение конструкции
• слабые в узлах, где используется металл, там же возможна и коррозия (не монококовые рамы)
• не ремонтируются

Еще на основе карбона делают комбинированные рамы, имеющие пространственный каркас из титана, магния или алюминия. За счет чего такие рамы имеют плюсы металлических рам и карбоновых, но есть и обратное мнение. Ходовые характеристики таких рам - одни из лучших в мире.

После такого подробного рассмотрения, надеемся, каждый сможет выбрать из какого материала подойдет рама именно ему. И не нужно ломать голову над вопросом: раму какой фирмы брать, мы это сделали за вас:) Посоветуем новичкам остановиться все-таки на алюминиевых, либо хромомолибденовых рамах. Все-таки титан и карбон - для профессиональных велосипедистов и стоимость таких рам в разы больше.

Качество велосипеда наравне с рамой зависит от качества комплектующих, и бесспорными лидерами, выпускающими их, являются японская фирма и американская