Меню

Что такое трубы tange

Что такое трубы tange

Вторая статья из цикла «К вопросу о холодном железе в рамостроении». Она рассказывает о материалах и комплектах труб, применяемых для производства стальных велосипедных рам.

Вторая статья из цикла «К вопросу о холодном железе в рамостроении». Первая статья цикла.

Автор: Максютин Сергей

Все нижеизложенное является результатом моей обработки общедоступных через Internet сведений, отражает мое понимание вопроса и не претендует на абсолютную истину. Дополнения, возражения и поправки приветствуются. Электронный адрес для переписки: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. .

В этом разделе мы приведем некоторый обзор используемых в настоящее время в производстве велосипедных рам стальных сплавов.

1. Углеродистые стали

Самый простой вариант, с которым можно столкнутся при рассмотрении стальных рам — простые углеродистые стали. Это так называемые Hi-Ten стали. Применяемая на западе маркировка стальных сплавов разработана Обществом автомобильных инженеров и Американским институтом железа и стали. Согласно ей, для маркировки используется четыре цифры. Первая определяет тип сплава. Для углеродной стали — 1, с добавлением никеля — 2, никеля и хрома — 3, никеля, хрома и молибдена — 4, и т.д. Вторая цифра имеет различное значение, в зависимости от сплава. Последние две обозначают количество углерода в сплаве в сотых долях процента. Для углеродистых сталей первые две цифры всегда имеют значение «10» . Наиболее популярные сплавы, применяемые при производстве велосипедных рам — 1010, 1020, 1030, 1040. Соответственно, содержание углерода в этих сплавах составляет 0,1; 0,2; 0,3 и 0,4%. Более редко используются 1018, 1028 и некоторые другие. Чем больше углерода в сплаве, тем тверже и прочнее сталь (больше предел прочности и упругости). Однако увеличение количества углерода делает сталь хрупкой (что особенно критично в случае швов). Поэтому 0,5% содержания углерода в стали, по-видимому, предельное значение для ее применения в качестве материала для изготовления рам. Для примера, в таблице приведены значения пределов прочности и упругости для наиболее распространенных углеродистых сталей.

Также надо отметить, что после закалки предел прочности стальных сплавов повышается. Однако в закаленном виде в производстве дешевых рам такую сталь не используют (это сделало бы процесс более дорогим), поэтому пределы прочности и упругости не достигают максимально возможных значений.

Углеродистая сталь — дешевый материал, поэтому часто именно его используют при производстве дешевых велосипедов нижнего ценового диапазона. Соответственно, когда цель — удешевление продукции, ни о какой усложненной обработке труб и речи не идет. В результате трубы из углеродистой стали получают намоткой стальных листов на болванку с последующей сваркой. Намотка линейная (получится один шов вдоль трубы) или спиральная (шов спиральный). Баттинга (переменной толщины стенок) не бывает. Также довольно редко встречаются трубы с некруглым поперечным сечением. Видимо, для придания более «агрессивного» внешнего вида трубы из углеродистой стали могут быть «oversized» размера. Из качественных характеристик это ни к чему, кроме увеличения веса, не приведет. Жесткости труб обычного диаметра должно быть вполне достаточно (жесткость не зависит от типа сплава), а получить «эффект пивной банки» не дадут малые значения пределов прочности и упругости — у таких труб не удастся сделать тонких стенок. Соответственно, в результате мы получим тяжелую и не слишком прочную раму.

Следует добавить, что поскольку рамы, сделанные из таких труб, предназначены для нижнего сегмента рынка и их основными потребителями становятся начинающие велосипедисты, для которых материал рамы обычно не играет особой роли, мало кто из производителей точно указывает сплав, из которого изготовлена рама, чаще всего ограничиваясь безликой наклейкой «hi-ten steel». Тем большее уважение вызывают производители, которые даже для таких простых и дешевых рам точно указывают сплав, из которого они изготовлены. В качестве примера можно привести компанию Jamis, которая и под своей торговой маркой, и под торговой маркой «Cignal» выпускала рамы из углеродистой стали 1040, и проявляла уважение к своим покупателям, указывая это.

Читайте также:  Трубы пнд для водопровода sdr 17

2. «Обычный» хромомолибден

Легированные стали, также известные под жаргонным названием «хромомолибденовые», шагнули на велосипедную арену на границе первой и второй четвертей 20 века и сразу же начали свое победоносное шествие по миру велосипедного спорта. С начала 50-х по середину 80-х годов негласным стандартом в профессиональном велоспорте были рамы из баттированных бесшовных труб из легированных хромомолибденовых сталей, характерным примером которых может служить Reynolds-531. Однако чаще всего, когда не указывается конкретный набор труб (tubeset), это означает, что используется так называемая 4130 сталь.

В соответствии с уже упоминающейся классификацией стальных сплавов Американского института железа и стали, 4130 — стальной сплав, содержащий следующие основные легирующие компоненты: 0,28-0,33% углерода, 0,8-1,1% хрома, 0,4-0,6% марганца, 0,15-0,25% молибдена, 0,15-0,25% кремния и 0,04% фосфора и серы. Остальное — старое доброе железо. Как видно, содержание углерода в стали 4130 — такое же, как и в стали 1030, однако наличие других легирующих примесей обуславливает значимое различие их свойств, главным из которых для нас будет увеличение пределов прочности и упругости. Пределы прочности и упругости составляют соответственно 561 и 361 МН/м 2 . Как видно, эти значения не намного превышают пределы прочности и упругости стали 1040. Однако сталь 4130 отличается меньшим содержанием углерода, большей коррозийной стойкостью и может применяется при изготовлении достаточно дорогих рам. Соответственно, переменный профиль, баттинг и гидроформинг широко применяются.

Как и у других сталей, свойства 4130 стали сильно зависят от способа последующей термической обработки. Так, предел прочности закаленной стали 4130 может достигать 1200 МН/м 2 (но при этом она также становится достаточно хрупкой).

Температурная обработка проводится после сварки рамы. Если после сварки не проводится закалка хромомолибденовых рам, то стыки труб, которые нагревались при сварке, оказываются отожженными («отпущенными»). Поэтому рамы, изготовленные из закаленных труб и не подвергаемые закалке после сварки, оказываются существенно слабее, чем могли бы быть. Еще один вариант получить качественную раму и избежать отпуска закаленных хромомолибденовых — пайка рам на узлах. Об этом и других методах изготовления рам поговорим далее.

3. «Фирменный» хромомолибден

В мире существует несколько фирм, основное занятие которых — производство труб специально для велосипедных рам. Их названия широко известны, они дорожат своей репутацией и, если вы приобретаете раму, изготовленную из труб такого производителя, качество, как правило, «на высоте». Известны случаи подделки труб известных производителей (в частности, автору встречалось упоминание о поддельных Reynolds-531 трубах).

Среди фирм-производителей качественных труб из стальных сплавов можно назвать Tange (Япония), Columbus и Dedacciai (Италия), True Temper (США), Reynolds (Англия). Следует также отметить, что Tange значительно сдала свои позиции, и — теперь, скорее всего, можно встретить лишь бывшую в употреблении раму из труб ее производства. Остальные фирмы образуют «большую четверку» на рынке специализированных стальных труб для велосипедов. Вопрос выбора конкретной фирмы — скорее религиозный. Каждая из перечисленных в списке фирм выпускает отличные трубы и имеет своих «поклонников».

Перед дальнейшим рассмотрением наборов труб полезны некоторые дополнения. Поскольку здесь мы имеем дело не с бюджетной продукцией — производители применяют весьма широкий спектр решений, обеспечивающих получение требуемых свойств труб. Среди них:

1. Сложные поперечные профили труб. Для примера, ниже на рисунке приведены некоторые профили, используемые фирмой Columbus.

2. Баттинг — переменная толщина стенок труб. На концах, в областях соединения с соседними трубами — стенки толще, посередине — тоньше. Это позволяет сделать трубы легче без потери прочности рамы. Впервые баттинг появился в велосипедных трубах еще в 1903 г. (разработка фирмы Reynolds). Для примера на следующем рисунке приведем продольное сечение трубы с двойным баттингом (фирма Dedacciai):

Справа участок с утолщенными стенками имеет значительно большую длину (100 мм против 35 слева), что дает возможность отрезать трубу справа по требуемому размеру (например для рам малых ростовок). Видно, что трубы рам больших ростовок с одной из сторон имеют избыточную длину небаттированного участка — следовательно, имеется некоторый «нежелательный довесок».

Читайте также:  Ампулу маточной трубы латынь

3. Закалка труб. Еще в 70-х годах 20-го века фирма Reynolds разработала улучшенный набор труб Reynolds-753. На 40% прочнее 531, он позволил появится на сцене велосипедного спорта более легким и прочным рамам. Фирмы-конкуренты также включили в свой ассортимент подобные наборы труб. Сложность заключалась лишь в том, что при сварке трубы «отпускались» и теряли свои выдающиеся свойства. Тем не менее при сборке рам на узлах с использованием низкотемпературных припоев на основе серебра все свойства новых труб сохранялись, что позволяло создавать замечательные по своим свойствам рамы.

4. Air-hardening стали. Это название соответствует новому поколению сталей, пригодных для сварки. В этой области выделились два производителя — Reynolds, со своими наборами труб 631, 853 и 953; и True Temper, с наборами OX Gold и OX Platinum. Если температура (например при сварке) превышает порог около 870°С, то в результате air-hardening процесса области, подвергшиеся нагреву, становятся тверже и прочнее, чем не нагревавшиеся. Это позволяет air-hardening сталям быть пригодными для изготовления рам методами сварки и пайки припоями на основе латуни. Как результат, удается достичь уменьшения веса и увеличения прочности относительно ранее использованных сплавов независимо от метода изготовления рам.

Теперь приведем сводную таблицу наиболее распространенных наборов стальных труб четырех ведущих производителей:

Источник

Что такое баттинг и гидроформирование велосипедных рам, монокок?

В описаниях рам часто встречаются умные слова баттинг и гидроформирование. Разберемся, что они означают, ведь часто этого не знают даже продавцы магазинов.

Баттинг рам

Баттинг — это конструктивное ухищрение, позволяющее уменьшить вес конструкции (в частности, из труб), не потеряв прочности. Это особо актуально в лёгких велосипедах с фиксированной передачей. Качественный байк фиксед гир весит 10 и менее кг. И каждые 50-100 грамм уже имеют значение. Нагрузка на каждую деталь конструкции распределяется по ее длине неравномерно (например, взять нижнюю трубу рамы велосипеда — концы трубы могут испытывать большую нагрузку, чем ее середина).

Как известно, эпюры нагрузки на раму максимальны в районе рулевой колонки, каретки, подседельного узла и задней нижней части цепной вилки. В середине трубы имеют меньшую нагрузку. Это позволяет сделать толщину стенок переменной, т.е. толще в местах высокой нагрузки и тоньше в других. Благодаря этому удается значительно снизить вес рамы, так как уменьшается толщина трубы, где нагрузки минимальны. Кстати, бесшовные стальные рамы с трубами переменного сечения стали применяться с 1935 года. Затем они переползли на хромолевые рамы. Хромомолибденовая рама с четверным баттингом сравнима по весу с рамой среднего класса, сделанной из алюминиевого сплава.

Внутри баттированных труб могут находиться различные усиливающие спирали, типа нарезов в стволе винтовки, что открывает дополнительные возможности для их прочности.

Только недавно баттинг появился в алюминиевых рамах. Обычно в местах сварных швов локально увеличивают толщину стенок трубы. Баттинг в них бывает одинарный — один конец трубы имеет измененную толщину, двойной — оба, и тройной, когда труба имеет три различных толщины. Рамы с двойным баттингом могу весить 1300-1500 грамм. Рамы с тройным баттингом прочны и достаточно легки одновременно. Наличие баттинга можно посмотреть непосредственно на самой раме — об этом всегда пишется на трубах, обычно подседельных.

Достаточно редко из алюминиевых сплавов делаются вилки. Обычно передняя вилка на алюминиевых рамах — стальная с двойным или тройным баттингом. Это обусловлено прочностью самого исходного материала. Вилка подвержена колоссальным вибрациям, и вероятность разрушения алюминиевой вилки выше, чем стальной. Также нужно знать, что алюминий требует специального покрытия, иначе он очень быстро коррозирует.

Читайте также:  Углы для профильной трубы 20х20

Баттинговые рамы производятся из труб небольшого числа производителей, так как грамотную проработку материала способны выполнить только серьезные производства. Существует не так много фирм, производящих качественные легированные бесшовные (и шовные в том числе) трубы для производства рам. Запомните их названия: Reinolds (США); Columbus (Италия); Vitus Prestige (Франция); True Temper (США); Oria (Малайзия); Tange (Япония) и др. Каждая фирма имеет свое клеймо, которое после сварки и покраски наклеивается на подседельной или наклонной трубе и несет информацию о материале труб, их внутреннем профиле и назначении готовой рамы. Баттинг используется, например, в модели Fuji Track 2015 Silver.

Гидроформовка рам

Последнее достижение производства алюминиевых рам — применение технологии гидроформовки. Вкратце технологический процесс гидроформования можно описать примерно так: создается металлическая форма, в которую вставляются обычные круглые алюминиевые трубы. В них закачивается горячее масло под высоким давлением, в результате чего алюминиевая труба принимает профиль заданной формы.

С появлением технологии гидроформовки бесшовных труб производителям хромомолибденовых рам удалось создать настоящие шедевры. На сегодняшний день одним из лидеров в производстве таких рам остается американская компания Marin California, изготавливающая свои рамы из итальянских труб фирмы Columbus. Стоимость подобных рам от 250$.

Гидроформирование рам у Giant

Технология FluidForm, появившаяся в 2003 году, использует гидроформирование, которое задействует разогретое масло для прессовки и придания нужной формы трубам алюминиевой рамы. В результате получается продукт, более прочный и более совершенный, чем стандартная труба или простой листовой алюминий.

Технология FluidForm — это новая технология производства, используемая для изготовления сложных форм в одном процессе. Поточная линия при изготовлении трубок с использованием FluidForm не может быть заменена обычной технологией формовки. Компания Giant первой внедрила этот продвинутый процесс формовки в производство велосипедов в больших масштабах. Технология FluidForm позволяет инженерам-конструкторам компании Giant придавать любую форму трубам велосипеда. Стильные трубы нового вида, выполненные по технологии FluidForm, использованы в Warp, VT.

Хотя технология Fluid Form достаточно дорогостоящая и продолжительная по времени, это на самом деле становится довольно простым процессом, как только необходимое оборудование закуплено и настроено. Алюминиевые трубы закладываются в грейферную форму с давлением 1000 тонн. Форма закрывается и запечатывается, после чего в нее закачивается горячее масло и гидравлически сжимается с давлением порядка 4000 кг на кв. см, придавая алюминиевой трубе нужную форму.

Часть трубы, обработанная по технологии FluidForm, оказывается прочнее, чем труба, не подверженная этой обработке. Во время формовочного процесса алюминий сжимается, уплотняя структуру зерна в удлиненные формы, лучше сопротивляющиеся усталости металла. Это позволяет инженерам Giant производить трубы, отвечающие специфическим задачам каждого велосипеда.

Поскольку ALUXX SL Super Light алюминий уже на 30% прочнее, чем стандартный алюминий 6061, трубы FluidForm еще более устойчивы к появлению трещин и усталости металла.

Монокок

Такие рамы опять же появились, будучи еще стальными. Самая распространенная сегодня технология сварки недорогих рам из дешевых сталей — клеено-сварная. Суть ее в том, что предварительно обработанные механическим путем концы труб покрываются токопроводящим клей-флюсом, и на предварительно собранную раму, находящуюся на специальном стапеле, подается напряжение. Возникающая при этом электрическая дуга расплавляет концы труб, и получается конструкция типа «монокок». Такие рамы «пекут как блины», и стоят они крайне дешево. Прочность их — соответствующая.

Самое широкое распространение получила технология сварки японской компании Tange. Эта технология напоминает отечественную углекислотную сварку, хотя имеет существенные отличия. Она позволяет собрать безузловую раму по схеме «монокок», имеющую высокую надежность двусторонних сварных швов. Вкупе с использованием баттированных стальных труб это дает возможность получить легкую и прочную раму.

В результате сочетания карбоновых волокон с биовальным профилем и полностью карбоновыми соединительными муфтами удалось воплотить в жизнь монококовую конструкцию композитной рамы, которая сочетает в себе высочайшую вертикальную упругость с отличной поперечной жесткостью.

Источник

Adblock
detector