[發明專利]自行車車架管材制法

在審

• 申請號: 201610217486.3
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN107263018A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 吳佩芳;邱建仁;林俊雄
• 申請（專利權）人: 杰出材料科技股份有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司11139
• 代理人: 孫皓晨,李林

技術領域

本發明涉及一種自行車車架管材制法，尤指一種兼具高強度及良好焊接性的鋁合金自行車車架管材(aluminum alloy bicycle frame tubes)制法。

背景技術

按，由于鋁合金具有質輕(比強度高)與成本低等優勢，迄今仍是重要且廣泛使用的自行車車架管材材料之一，目前的鋁合金自行車車架管材主要是采用6061鋁合金或7005鋁合金等Al-Mg-Si合金或Al-Zn-Mg合金來制作，然后再通過TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding，鎢極惰性氣體保護焊)或MIG焊(Metal Inert Gas Welding，熔化性電極惰性氣體保護焊)等焊接工藝將各個管材結合成一完整的車架。

6061與7005等鋁合金所具備的優良焊接性(weldability)使其成為業界制作鋁合金自行車車架時的優先選擇，但其典型的抗拉強度(typical tensile strength)較低分別只有310MPa與350MPa，對于自行車車架進一步的輕量化形成了限制，然而，盡管部份鋁合金如7050具有很高的強度(抗拉強度可達550MPa以上)，但此類高強度鋁合金的焊接性卻很差，一般甚至會被歸類為是不可焊接的(unweldable)的鋁合金材料，此一焊接上的問題對自行車車架采用高強度鋁合金以進一步輕量化的企圖構成了技術障礙。

此外，對于傳統的鋼制(steel)車架而言，雖然通過外加的接管(lug)及硬焊(brazing)的方式來結合(connected)各車架管材是很常見的工藝，而且美國專利US4047731、US2011/0057414等前案也教導了利用由強化纖維膠合材(fiber reinforced resin)所制成的接管(lug)來結合鋁合金車架管材的技術方案，但實務上，卻很少看到高強度的鋁合金管材運用類似的制程來制作車架，這是因為鋁合金的硬焊或膠合具有許多缺點，例如鋁與硬焊金屬之間容易產生異種金屬的伽凡尼腐蝕(galvanic corossion)、金屬與膠合材不同的熱膨脹(thermal expansion)特性，以及相異材料(dissimilar materials)在接合處所造 成的結構及材料不連續(material discontinuity)等等，特別是管材接合的部位都為高應力集中區(concentrated areas of stress)，而上述缺失將會使管材接合處的強度降低，甚至對車架造成災難性的損壞，因而，對于要求高安全性的自行車工業來說，上述先前技藝的實用性與可行性顯然很低。

是故，如何發展一種可同時兼具高強度及良好焊接性的鋁合金自行車車架管材的制備方法，即成為一極具迫切性與實用價值的技術課題，也為本案申請人所欲解決的技術困難點所在。

發明內容

有鑒于現有自行車車架管材的制備技術無法克服高強度鋁合金不易焊接的問題，只能轉而采用容易焊接但強度較低的鋁合金材料，導致車架在剛性、重量與材料成本等各項指標上均難有進一步突破，因此本發明的目的在于發展一種可同時兼具高強度及良好焊接性的鋁合金自行車車架管材的制備方法。

為達成以上的目的，本發明系提供一種自行車車架管材制法，其步驟包含：準備一由第一鋁合金材料所構成的第一管材與一由第二鋁合金材料所構成的第二管材，再將該第一管材與第二管材通過固態接合的方法，制成一第二鋁合金材料在內層而第一鋁合金材料在外層的復合鋁合金管材，其中，該第一管材系選擇高強度但不易焊接的鋁合金材質，而第二管材則選擇具有良好TIG或MIG焊接性能的鋁合金材質；再以抽管及車削的方法，將該復合鋁合金管材加工成為一中間較薄兩端較厚的復合厚薄管，并使該第一鋁合金材料集中在該復合厚薄管的中段部，而該第二鋁合金材料則集中在該復合厚薄管的兩個端部，其中，該車削的步驟是將位于該兩個端部外層的第一鋁合金材料予以去除，即完成本發明的自行車車架管材。

其中，該第一鋁合金材料為任一系列的鋁合金，且該第二鋁合金材料為5xxx系列的鋁合金。

其中，該第一鋁合金材料與第二鋁合金材料分別選自不同系列但具有相同熱處理條件的鋁合金。

其中，該第一鋁合金材料與第二鋁合金材料分別選自同一系列但相異的鋁合金材料。

其中，該固態接合采用的具體制法為擠制、抽制或旋鍛。

其中，進一步利用內徑拉刀的方法，將位于該復合厚薄管其中段部內層的 第二鋁合金材料予以去除。