[發(fā)明專利]一種用復(fù)合材料制造自行車架的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910197833.0
• 申請日: 2009-10-28
• 公開（公告）號: CN102049830A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊桂生
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥杰事杰新材料有限公司
• 主分類號: B29C43/02
• 分類號: B29C43/02;B29C43/58
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制造自行車架的方法，尤其是涉及一種用復(fù)合材料制造自行車架的方法。

背景技術(shù)

自行車是一種常用的代步工具，如何生產(chǎn)出安全，輕便，環(huán)保，價格低廉的自行車架一直是決定該行業(yè)發(fā)展的一個重要問題。用于制造自行車架的材料，主要有以下幾種：

鋁合金(Al-Mg-Si，Al-Zn-Mg-(Cu))

很久以前就有用鋁合金制作的車架。輕而價格低是它的優(yōu)點，但老車手對它的反應(yīng)是雖輕但易彎曲。雖然經(jīng)過多次改進(jìn)，但是始終克服不了楊氏彈性模量低的缺點。最近的鋁合金車架，為了提高楊氏彈性模量，加大管道外徑，使用扁平管，或者對鋁管進(jìn)行熱處理等，制造出輕而有剛性的車架，這種最新的鋁合金車架對車手來說，具有足夠的輕量與剛性。鋁合金是純鋁中加入Mg，Zn，Si，Cu等金屬的合金。鋁本身具有輕量、可塑性好、耐腐蝕等優(yōu)點，加入其他金屬后顯著提高了機(jī)械性能。自行車所使用的鋁合金多數(shù)為6000系(Al-Mg-Si)和7000系(Al-Zn-Mg-Cu)兩種，經(jīng)過熱處理(鋁耐高溫，在高溫下能改變性質(zhì))可以制成名種各樣的材料。

鋁合金車架的缺點：由于鋁是彈性率及剛性低的材料，因此采用粗的管道，或者改變形狀如cross-over管、padded管等，另外，鋁合金車架必需進(jìn)行熱處理，否則強(qiáng)度不夠，而一般規(guī)模不大的工廠無能力購買熱處理設(shè)備。

鈦、鈦合金(Ti，Ti-Al-V)

美國在60年代首次使用鈦合金來制作自行車車架。鈦合金給人的印象是輕而硬。早期的鈦合金車架，作為比賽用車，剛性不足，其車架不適合于長距離賽車，也不是適用于所有的比賽，只適合用在山岳，或者需要輕型車的特定的場合。開始時鈦合金使一些人著迷，曾經(jīng)有些熱衷于輕量化的騎手，把所有的螺絲都換成鈦合金制的才滿意。鈦金屬給一些人錯覺，貴而稀有，實際上鈦是地球上埋藏量豐富的元素之一。只是由于合金的制作成本高，價格才較貴。金屬鈦比重輕、強(qiáng)度大，同時耐腐蝕性高的材料，一般用在特殊的環(huán)境里。在金屬鈦里添加鋁、釩(Li.V)時強(qiáng)度顯著提高，熱處理也和鋁合金一樣通過時效處理可以提高強(qiáng)度。

鈦合金車架的優(yōu)點是：純鈦金屬的強(qiáng)度更高。在鈦金屬中添加鋁和釩，彈性更高(和鋁比較)，也有利于設(shè)計，可以制作輕量而強(qiáng)度大的車架；鈦在一般的環(huán)境下幾乎不會被腐蝕。其缺點是價格過高，鈦在自然界以二氧化鈦的形態(tài)存在，提練及加工過程復(fù)雜，技術(shù)要求高，并花時間因此成本高；再有溶接加工極為困難，因為鈦和氧的親和力極強(qiáng)，和空氣接觸后馬上變成二氧化鈦，而二氧化鈦硬而脆，該部分的強(qiáng)度會不斷下降。因此用惰性氣體小心焊接。由于以上原因鈦車架價格很貴。

碳纖維(CERP)

碳纖維車架的特征是輕、不彎曲、沖擊吸收性好，但是，充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異性能，在技術(shù)上看起來不是那么容易，各碳纖維材料廠家之間的品質(zhì)差異也較大。自行車廠家考慮到成本問題，不大可能使用高等級的碳纖維來制作車架。雖然存在上述的現(xiàn)實問題，但是碳纖維車架還是具有其他素材所沒有的優(yōu)點，可以制造8、9kg左右的輕量自行車，這種碳纖維輕量自行車，登坡時最能體現(xiàn)其優(yōu)點，登坡順利而爽快。而不會像一些輕的鋁合金車架，登坡時感到有一種向后拉的力量。碳纖維是把碳纖維用樹脂凝固成形的東西，非常輕，但它是具有方向性的材料(拉伸強(qiáng)但容易斷)，因此采用把薄料層層重疊的方法來解決缺點。

碳纖維車架的優(yōu)點：(1)可以制作重量輕的車架：碳纖維車架非常輕，這是它的密度和強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度構(gòu)成的，捷安特的碳纖維車架非常輕，2000年的型號1.2kg重。(2)沖擊吸收性好：碳纖維用來制作殘疾者運(yùn)動時用的假腿，或者特殊的彈簧等被用在各領(lǐng)域。利用它的吸收沖擊力優(yōu)異的性能，制作不用避震器的自行車。如SCOTT廠的ELEVATED車架是著名的。但是各個廠家之間的品質(zhì)差異較大，有的很硬，因此這種車架乘騎后才能知道好或者不好。其缺點是：價格昂貴，和鈦合金相比，碳纖維車架的價格有過之而無不及，像頂級的碳纖維車架的價格都要上萬。

為克服上述材料的各種缺陷，現(xiàn)需提供一種性能良好，價格低廉的新型的用于制造自行車架的材料。