選擇材料要比僅僅知道材料的性能表現更重要得多。我們需要注意到自行車的設
計,測試,製造,服務等多方面的因素,而不是僅僅盯著一個片面的地方來評價一
輛自行車的好壞。
不同的材料的抗侵蝕能力不同,例如鋼鐵就需要噴漆保護,否則就會生鏽。鋁
合金和鈦合金會在表面生成一層氧化膜來阻止更深層的侵蝕。這兩種都是抵抗鏽蝕
的有效方法。但鋁合金不會完全的形成氧化膜來達到保護的效果,所以在與其他金
屬接觸的地方還需要特別的防護,防止電化腐蝕的產生。
金屬材料有較好的延展性,就是說可以通過彎曲和拉伸來改變造型。一般來
說,製作車架的材料中,鋼材是最具延展性的,鈦合金其次,最後是鋁合金。
製造車架的金屬有不同的密度,密度是指單位體積材料的重量,剛的密度是7.8
(克/立方公釐),鈦合金是4.5 (克/立方公釐),旅合金是2.75 (克/立方公釐),比起這
些,碳纖維復合材料的密度只有1.45 (克/立方公釐)。
金屬會有疲勞的現象。在騎行時間足夠長或者負載足夠重的情況下,車架最終會
產生裂縫,從而導致騎行中造成事故。所以請仔細閱讀下面關於金屬疲勞的內容:
假設說您撞到了路邊、壕溝、岩石、汽車、其他的騎車者、或其他任何東西,
只要是您的速度高於平時快走的速度,您的身體會由於慣性繼續向前運動,甚至可
能會將您從車頭上方拋出。當然,車架、前叉和其他零件所受到的損壞跟您的身體
是完全不同。
衝撞時,您的金屬車架會有什麼樣的損壞呢?這取決於很多複雜的因素,這就
是為什麼車架的防撞性能不能作為設計標準的原因。所以,如果衝撞力如果太大的
話,車架或者前叉就會產生彎曲或者折斷。如果車子是鋼的,鋼質前叉遇到撞擊時
可能會嚴重變形,而車架卻不會有損壞。鋁合金要比鋼材韌性差,前叉和車架都可
能會彎曲甚至折斷。嚴重的撞擊會導致車架上管斷裂,下管彎曲或斷裂,整個車架
頭管和前叉部分會脫離車架主三角。
當金屬材料的自行車受到撞擊時,您通常都會看到以上彎曲、變形或者斷裂的
情況。
現在通常車架都是使用金屬材料,前叉使用碳纖維複合材料。請參閱本手冊B部
分。有了金屬的延展性和碳纖維材料的硬度,當受到撞擊時,金屬材質的車架會有
彎曲或者折扭,而碳纖維材料的前叉卻不會。在一定的衝擊力範圍內,即使車架損
壞,但前叉仍然完好無損。但如果超出某個範圍,碳纖維前叉則會完全斷裂。
金屬疲勞的原因
我們都知道沒有任何一種材料是可以永遠使用的,使用時間越長就會越難用,
並且越是在惡劣的條件下使用,壽命就會越短。
疲勞是一個名詞,是指在某一部分因為重複受力而產生的累積損壞。一般受到
足夠大的力才會產生疲勞損壞。舉一個簡單的經常使用的例子:反復折一個夾子,
多次之後就會在摺痕處破裂。這個簡單的例子告訴您金屬疲勞跟時間和年份沒有關
係,一直停在車庫裡面的自行車不會有金屬疲勞的現象,只有您經常使用它才會產
生疲勞現象。
那麼我們談論的是什麼樣的"損壞"呢?在顯微水平下,斷裂是產生在高受力的
部分,在自行車重複受力的時候,裂縫就已經逐步產生了。嚴重的時候,我們可以
用肉眼看到裂縫。最終裂縫會大到車架不能再承載的負荷。這時就已經是完全損壞
了。
人們可以設計一個足夠強壯以至於幾乎可以終生使用的零件,但是這需要很大
量的材料同時也會增重很多。任何符合輕量而又保證強度的結構疲勞壽命都是有限
的,飛機、競賽用的汽車、摩托車等使用的所有配件都有使用壽命限制。如果您想
要一個可以永久使用的自行車,那他的重量將會比目前市場上所有自行車的重量重
很多,所以我們必須做一定的取捨,那就是在追求輕量和高性能的同時,需要經常
檢查我們的單車。
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