Технологи производства рам. Особенности конструкций.
Сварка алюминиевых рам
Аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с подачей присадочной проволоки (TIG) - наиболее распространенный способ сварки, применяющийся для изготовления сварных конструкций из алюминиевых сплавов ответственного назначения. Основным преимуществом процесса дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа является отсутствие шлаковых включений, возможность работы на малых токах дуги (от 5А), возможность сварки тонких листов, включая фольгу, высокая устойчивость горения дуги во всем диапазоне токов, технологичность процесса. Благодаря этому процесс широко используется при производстве алюминиевых рам.
Термообработка
При производстве алюминиевых рам применяется термообработка. Делается это по двум причинам:
1. Снятие температурных напряжений;
2. Улучшение прочностных и жесткостных характеристик.
После сварочных работ при производстве алюминиевых рам в районе сварных швов остаются так называемые температурные напряжения, наличие которых может привести к разрушению сварного соединения. Для устранения этого напряжения применяется термообработка. Сваренные рамы выдерживают в закалочных камерах при температуре рекристаллизации (540-560 гр.) для получения однородной структуры металла, а после этого охлаждают на воздухе или в масле. В результате металл рамы становится мягким и свободным от температурных напряжений.
Но снятие напряжений возникших после сварки это еще не все. Для того чтобы рама стала жесткой, ее подвергают еще одному виду термообработки – искусственному старению. Для этого раму помещают в печь и выдерживают при относительно невысокой температуре 160-180 гр. В результате рама достигает своей максимальной прочности.
Баттинг
Технология баттирования труб получила распространение в велосипедной индустрии ещё в 1935 году. Изначально применялось исключительно на стальных, а позже на хромомолибденовых велосипедных рамах (сейчас наиболее распространено применение в алюминиевых конструкциях). За счёт выкатывания металла, молекулярная сетка уплотняется и растягивается. Поскольку силовые нагрузки на раму распределяются неравномерно, более тонкие области металла выполняются в местах меньшей нагрузки на конструкцию, соответственно более толстые в местах подверженных большей нагрузке. Это позволяет облегчать и в то же время, усиливать конструкцию рамы.
Для того, чтобы понимать, как это работает, рассмотрим сам принцип изготовления таких труб. Первое время баттированые трубы изготавливали из листов металла, который в определённых местах прокатывался по толщине, после чего лист загибали в трубу и сваривали. Позже этот процесс упростили и технологически улучшили. Теперь готовые трубы выкатываются, без применения сварки, соответственно, меньше швов - меньше вес.
Есть несколько разновидностей баттирования труб: двойной, тройной и четверной баттинг. Число в названии, говорит о количестве процессов прокатывания трубы. Что в свою очередь определяет толщину и количество областей подверженных обработке. Как уже говорилось, трубы, из которых сварена рама, в различных точках испытывают разные нагрузки. Причем отличаются они не только по абсолютной величине, но и по типу. Например, в районе кареточного узла на раму действуют циклические, знакопеременные нагрузки на скручивание, а в зоне крепления рулевого стакана напротив рама испытывает только вертикальные удары.
Трубы различных сечений по-разному воспринимают нагрузку, поэтому разработчики детально изучают все напряжения, возникающие при катании, и спроектировали трубы с переменным профилем, обеспечивающие максимальную жесткость и соответственно лучшие динамические характеристики велосипеда. Например, в районе кареточного узла нижняя труба главного треугольника имеет прямоугольное сечение, так как именно коробчатая конструкция лучше всего работает на скручивание. А в районе рулевого стакана труба имеет овальный профиль и соответственно максимальную стойкость к вертикальным ударам. Верхние перья заднего треугольника имеют треугольное сечение для устранения возможности их деформации от действия ободных тормозов.
Гидроформирование
Технология гидроформированния труб, применяется для увеличения прочности и облегчения конструкции велосипедных рам. С помощью специального лекала, и закачиваемого под давлением горячего масла, можно придать трубам совершенно разнообразные формы. Образуя грани на трубе, повышается прочность готового изделия. Раньше этого можно было добиться только с помощью специальных наварок, в виде косынок или дополнительных рёбер жёсткости (но гидроформированние не заменят в полной мере, усиления в виде дополнительных "наварок").
Гидроформированная конструкция, в купе с применением технологии баттинга, и по весу, и прочности, во много раз превосходит любую велосипедную раму, не подвергшуюся подобной обработке. Совместив эти технологии получаем превосходную конструкцию, на которой гораздо легче, разгоняться, держать скорость и подниматься в гору, чем на рамах, не подверженных выше описанным путем.