Основой любого велосипеда является рама. Материал из которого она изготовлена, качество его обработки, а так же применяемая технология — все это влияет на эксплуатационные и ходовые характеристики рамы, а значит велосипеда в целом. В настоящее время велосипедные рамы производятся из стали (Hi-Ten steel), хромомолибденовой стали (CrMo steel), алюминиевых сплавов (Alloy), углеволокна (Carbon fiber), титановых сплавов (Titanium) и магниевых сплавов (Magnesium). Скандиевые рамы на самом деле изготавливают из специального алюминиевого сплава с добавками скандия.
Низшим классом является обычная сталь (Steel), она используется для изготовления самых дешевых велосипедов, так как она не отвечает всем требованиям современной велоиндустрии. Изделия из данного вида материала имеет очень малую надежность, прочность, большой вес и относительно быстро ржавеют. Про такие рамы обычно говорят, что они сделаны из водопроводных труб. Высокотянутая сталь (High Ten): неплохо себя ведет на неровностях дороги благодаря своей гибкости, хорошо "дышит", однако тоже, как и обычная сталь характеризуется большим весом и неудовлетворительными рабочими характеристиками. Рамы из этого материала обычно не отличаются высоким качеством. Главное их достоинство — низкая цена. На сегодняшний день рамы из этого материала отживают свой век.
Хромомолибденовая рама (Cro-Moly) по сравнению с предыдущими классами она долговечнее, легче и надежнее. Более высокого класса добываются путем переменной толщиной стенок (баттинг). Рамы с тройным баттингом весьма прочны и достаточно легки. В высококачественных баттированных рамах большинство производителей используют трубы фирм Columbus, Reynolds,Tange (и ряда других), которые славятся качественной проработкой материала. О наличие баттинга можно посмотреть на самой раме, а если возникли сомнения то непосредственно на сайте производителя. Велосипеды с хромомолибденовыми рамами высокого класса имеют превосходный накат на любой дороге. В сочетании с хорошим передним амортизатором представляют очень надежную и удобную туристскую машину. К достоинствам этой рамы также необходимо отнести ее способность "писать трассу" — то есть изгибаться на виражах и "помогать" райдеру. Это особенно хорошо прослеживается на техничных трассах со множеством поворотов. Еще одним плюсом является то, что в случае поломки их достаточно просто заварить. Это особенно важно в путешествиях высокой сложности. Кроме всего прочего, такие рамы менее подвержены ржавлению. Цены на высококачественные хромомолибденовые рамы начинаются от $400. Основной проблемой является найти хорошую хромомолибденовую раму: дело в том, что большинство фирм производят только модели для начального уровня. На данный момент, профессиональными стальными рамами (хромомолибден — сплав стали) может гордится только фирма Marin и еще парочка элитных брэндов. Основными недостатками таких рам является приемистость, потери энергии при педалировании и аэродинамическими характеристиками
Рама из алюминиевых сплавов (Alloy) — легкая, жесткая и прочная. Имеет спортивный "характер" и "агрессивный" вид. На сегодняшний день существует огромный ряд алюминиевых сплавов и способов их обработки (7000, 7005T6, 7009T6, 7010T6, 6061T6), однако важнее не то, из какого сплава изготовлена рама, а фирма-производитель и класс рамы. Велосипед с хорошей алюминиевой рамой быстро набирает скорость, отлично идет в гору и уверенно чувствует себя на дороге. Повороты даются сложнее, чем на хромомолибденовой раме, однако скорость прохождения поворота значительно возрасла. Качественные алюминиевые рамы изготовляют большинство ведущих фирм-производителей. Они также имеют баттинг и применяются на велосипедах ценовой категории $800-1000. Велосипеды с рамами высокого класса имеют великолепные характеристики по разгону, динамике и работе на подъемах. Для рамы из алюминиевых сплавов необходима хорошая амортизационная вилка, в сочетании с которой она показывает все свои положительные свойства. Основные недостатки это меньшая накатистость (рама "туповата") и высокая "трясучесть". Необходимо более аккуратно и внимательно работать с тормозами. Классические туристы стараются не брать рамы из этого материала из-за их жесткости и невозможности сварки в полевых условиях. Алюминиевая рама также значительно в меньшей степени подвержена влиянию агрессивных сред, особенно ржавлению, чем стальная. На сегодняшний день, алюминиевые сплавы являются одними из основных материалов, применяющиеся для изготовления рам. Большинство современных велосипедов, от самых простых до профессиональных, имеют рамы непосредственно из алюминиевых сплавов.
Титановая рама (Titanium), ставится на велосипеды профессионального уровня. По весовым показателям соответствует лучшим алюминиевым. Хорошо изготовленная титановая рама прекрасно "работает" на пересеченной местности, эффективно гасит вибрацию и имеет высокие ходовые характеристики. Следует отметить способность титановой рамы не терять скорость на "тряской" дороге, щебенке и пр. Кроме того, такая рама не боится различных погодных условий и царапин. Титан — самый долговечный материал, и рама из него, как и хромомолибдена, может прослужить многие десятки лет без потери своих характеристик. Основные недостатки: те же, что и у хромомолибденовых рам: небольшая потери энергии при педалировании и при подъеме в гору. По этим причинам титановая рама реже используется в кросс-кантри, чем алюминиевая. Элитные титановые рамы делают такие фирмы, как Merlin, Litespeed, Kona и ряд других. Цены на такие рамы начинаются от $8000.
Карбон (композит) — материал 3го тысячелетия. Рамы из этого материала очень дороги: начинаются от $2000 и заканчиваются десятками тысяч. Основным преимуществом таких рам является их вес, их вес колеблется от пару килограммов до граммов.
Путем применения разнообразных технологий к таким рамам можно добиться невероятных показателей.
Велосипеды с карбоновыми рамами — очень жесткие и отлично подходят для гоночных дисциплин. С этим материалом сегодня работают все крупные мировые фирмы-производители. Основные недостатки этих рам: как правило, очень жесткие, что плохо сказывается на дальних дистанций — высокая вибрация, нагрузка на позвоночник. Боятся сильных "точечных" ударов (хотя для повреждения волокна удар должен быть необычайно силен).
Магниевые (Magnesium) рамы. Одни из самых легких на сегодняшний день. Основные их достоинства — низкий вес и способность поглощать вибрации на дороге. Велосипеды с такой рамой очень хороши для длинных дистанций. Все положительные свойства стали и титана были применимы и к магниевым рамам: способность чувствовать трассу и снижать утомляемость при езде по бездорожье. Основной недостаток магниевых рам: боятся агрессивных сред. Это делает практически невозможным длительную эксплуатацию подобных рам в зимний период времени в условиях "грузового" туризма. Они требуют относительно бережного использования. Лидером в изготовлении магниевых рам является фирма Merida и Litech.
Так же очень популярными являются комбинированные рамы. Самыми эффективными, на текущий момент, являются карбоново-алюминиевые и титаново-карбоновые рамы. Качественное использование лучших свойств различных материалов позволяет достичь превосходные ходовые характеристики. Так, хорошую способность титана поглощать вибрации можно совместить с жесткостью карбона — и получить велосипед, пригодный как для кросс-кантри, так и для длительных марафонов! Борьба сплавов и технологий еще не закончена!
Какие технологии используются для облегчения рам?
Рамы недорогих велосипедов варятся из труб круглого сечения. Стоят такие трубы немного, но они не обладают характеристиками с точки зрения сочетания прочности и веса готовой рамы. Для того, что бы придать раме лучших характеристик, трубы могут быть овального или каплевидного профиля.
Очень часто используют трубы переменного по длине профиля, например, вытянутый по вертикали или по горизонтали овал, переходящий в окружность (bi-axial), часто применяемые в качестве нижней трубы рамы.
Следующая технология, активно применяется с 2004 года – гидроформовка труб (hydroformed tubes),которая позволяет создавать трубы сложного профиля. Технология не очень дорогая и трудоемка, но и результат дает в большей мере эстетический, чем практический.
Баттированная труба велосипедной рамы – triple butted tube
Самой эффективной технологией производства труб уже многие десятки лет является создание труб с переменной толщиной стенок по длине трубы – баттирование (DB / TB – (double / triple) butted tubes), которое в свою очередь может сочетаться с трубами некруглого профиля. Эффект от применения баттирования очень большой, да и стоимость труб возрастает во много раз.
Любая более-менее качественная рама после ее сварки подлежит термообработке, но ее степень может быть различной.
Стоит сказать, что если на вашей раме написано слово butted, это еще не значит, что все трубы баттированы и степень их обработки может очень отличаться. Отсюда и возникает различающаяся цена.
Сплавы алюминия:
Наиболее часто в спецификациях байков с аллюминиевыми рамами встречаются два типа алюминиевых сплавов – 7005 и 6061. Какой из них прочнее? Вы наверно ответите что конечно это будет – 6061, так как вы очень часто наблюдали его в спецификациях более дорогих велосипедов. На самом же деле прочнее спав 7005. Это порождает следующий вопрос: кто из них лучше и почему чаше всего используют сплав 6061? Чтобы увидеть разницу необходимо сравнить два материала и их свойства. Ниже в таблице приведены для сравнения сплавы аллюминия 2014, 6061 и 7005.
Сравнение характеристик различных сплавов алюминия
Сплав
Составметаллов
Предел прочности на разрыв
Предел текучести
Процент удлинения
Твёрдость по Бринеллю
Примечания
2014
4.5% Медь 0.8% Углерод 0.8% Марганец 0.5% Магний
27 000 psi
14 000 psi
18%
45
Основная добавка в сплавы алюминия серий 2ххх – медь.
2014-T6
4.5% Медь 0.8% Углерод 0.8% Марганец 0.5% Магний
70 000 psi
60 000 psi
13%
135
Основная добавка в сплавы алюминия серий 2ххх – медь.
Основная добавка в сплавы алюминия серий 7ххх – цинк.
Предел прочности на разрыв – это величина нагрузки, при превышении которой происходит разрушение. Предел текучести – это величина нагрузки, при превышении которой наступает деформация Процент удлинения – это средняя величина удлинения деформируемой детали при превышении которой происходит разрыв. Твёрдость по Бринеллю – величина, которая характеризующая твёрдость материала. Комбинация «Т6», означает температурную обработку. Т6 относится к процессам прочностной обработки и закалки металла. Практически все велосипедные рамы проходят температурную обработку, даже если производители не пишут «Т6». Из таблицы следует, что сплав 7005-T6 прочнее, чем 6061-T6, но 2014-T6 прочнее их обоих, а сплав алюминия 7075 ещё прочнее. Почему же выбор пал на 6061 и 7005? Дело в том, что велосипедные рамы не изготавливаются из целых кусков алюминия. Рамы делаются из труб сваренных между собой: сварка сплавов 7075 и 2014 – почти не реальное достижение, исключающее выбор данных сплавов для производства велосипедов. Поэтому остаются 6061 (магний-кремниевый сплав) и 7005 (цинковый сплав).отличаются они тем, что 7005 труднее в обработке и сварке, так как имеет более высокое содержание добавок (свыше 6%). Это означает, что трубам из сплава 6061 легче всего добавить прочности за счёт их свойств, такими технологиями как тройной баттинг, овальное сечение и стенки переменной толщины, что увеличит прочность труб уменьшит вес. Еще одно замечание касается перспектив алюминия по сравнении с другими материалами. Алюминий менее прочен, чем титан или хроммолибденовая сталь, но чаще всего используют все-таки алюминий. А почему? Самым большим преимуществом алюминия перед хромо сталью это лёгкость, а перед титаном – это его стоимость. Вот эта комбинация свойств и даёт шанс этому материалу для изготовления высококачественных и лёгких рам за приемлемую цену.
