Re: 我的期未報告，看完要給我意見哦

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重新排版了一下,這種時候notepad是你的最好幫手...

作者: wagaga (輪胎掰掰囉！) 看板: NTUCYCLUB
標題: 我的期未報告，看完要給我意見哦
時間: Sun Jan  5 17:50:06 2003

一、緒論
一般大家在校園裡看到的腳踏車車架，大至上可分為兩種基本的形狀：(1)鑽石形車架
(2)淑女車形(上管下斜)車架。而且大部分的人對車子的態度只關心於車子是否能正常
運作。不過在比較專業的單車領域中，騎士對車子的使用就沒有這麼隨便了。也就是
說面對不同的地形與騎乘方式，所發展出的單車皆有較嚴格的要求。像是公路車(即跑
車)為求速度上的表現而有降低風阻和輕量化的需求；登山車則必須在面對各種複雜的
路況與劇烈的衝擊下，還能保有原來強度以維護騎乘者的安全，所以佔全車最大比例
的車架可以說是整台車裡最重要的東西。

一個好的車架除了達到應有的強度外，還必須在不傷害車架強度的條件下盡可能地減
輕重量。環法賽的頂尖選手在騎車時的輸出功率可達一馬力，要是小看管材強度的重
要性的話，輕者喪失得名的機會，更嚴重時是會送命的。當然我們騎校園車的時候是
感覺不出來的。要達到輕量化的方法有很多，除了管材本身的特性差異完全影響一台
車的騎乘感覺，各種加工、處理方法也決定了一個車架的好壞。在斤斤計較的情況
下，有時連一根螺絲都是加工的重點，即使只是為了一、兩克的重量；而高級車的車
架為了變得更輕，抽管厚度甚至只有0.4mm厚，只比我們平常使用紙的厚度多一點點
而已，如果沒有足夠的強度，你敢想像坐在車上的感覺嗎？

除此之外，單車還有各種細分的項目，如：登山車、下坡車、特技車(BMX)、場地車、
計時車、三鐵車、自由騎…等，每種項目對車的要求都不同，所以設計出來的車架差
異也變得很大。如果曾去車展看過所謂的概念車的話，或許就能了解那些誇張的車
子，其實還是有其目地在的。然而再怎麼特別的車子，他們的基本原料仍然不脫幾種
我們常聽到的金屬，如：鋼、鋁、鎂、鈦…之類的，至於做出來的成品就是各家公司
基於他們的需求來添加其他元素了。以下就為傳統的鋼管材料做簡單的介紹。

二、鋼的簡介
    長久以來鋼管一直是傳統穩定的車架材料，因為他非常堅固且富有彈性，最重要
的是價格便宜，容易買到也容易加工。不管是傳統比賽用的單車或是日常我們在校園
裡看到的校園車，幾乎都是他的天下。通常校園車使用的鋼材是通稱高碳鋼
(High Tensile)的材質(約含0.2%的碳)，而競賽用車則會添加錳、鉻、釩、鉬等元素
成為鉻鉬合金鋼(Chromium Molybdenum)。如競賽用的4130Chromoly鉻鉬鋼，其4130
代表其中包含微量碳元素(0.3%0，鉬(0.25%)，鉻(1%)，其它尚有磷、硫磺、錳及矽
等。與其他材料比起來，鋼算是比較容易加工的，所以現在對其他材料能有突破性的
發展，其實也是站在鋼材的基礎上的。有人說：「只要準備一支氧乙炔噴槍，一把鋼
鋸和一些銼力就能夠焊製一台鋼管車架，假如早期焊製車架的師傅們沒有鋼管可以使
用，很難想像自行車會成為偉大的比賽工具(編按：大部分的人不這樣想的)，也成為
既輕又快的交通工具。」確實在以前比賽中還不允許機械協助的時候，選手們必須在
鄉間的農舍裡新自焊接損壞的車架。不過正常的焊接程序還是需要經過熱處理的(高於
攝氏650C)，要不然很容易因為應力集中，使得強度下降。而一般常見的焊接方法有(1)
TIG(氬氣焊接法)：將經過裁切的鋼管，直接與另外的鋼管，在氬氣保護下以電弧焊接，
優點為可製作各種尺寸車架。(2)銅焊(或銀焊)：將鋼管與預先製作接頭(Lug)組合好
後，填入熔融狀態的焊料(一般是銅，高級的用銀)，將鋼管與接頭之縫隙焊住，優點為
焊接溫度低，焊接部份受熱影響小，多見於義大利手工車架，並且在大量生產上較簡
單，現市售多為此種。如果想從一堆車子裡面分辨出傳統鋼車架，最好的方法就是看
接管的Lug，還有一體成型細緻的後勾爪了。

使用Lug除了易達到精準的效率、增加強度的效果，最重要的是工藝性的代表。90年代
前Lug盛行時，廠商們無不在其上刻上特別的雕花，增加美感，後來為了省下重量漸
被氬焊的Tig所取代。

即使鋼管有易於日工的特性，但是在人們對鋁材的掌握度提高之後，鋼管的密度便立刻
成為他的致命傷了。所以當今主要的管材製造廠努力將鋼管帶往新超薄境界，也就是專
門為自行車發展出特殊的抽管技術，像是兩端厚中間薄的鋼管(butting或Double-butted)
和漸薄的鋼管(taper-gauge)，另外還有三抽管的技術。
而捷安特今年推出的新車則是使用一種名為Fluid Form的新抽管方式，讓原本的補強片
隨著管材一起產生，增加了不少的強度。儘管鋼的密度是鈦的1.5倍，比鋁大3倍，但是
強度比(鋼性)也幾乎呈3：2：1(鋼：鈦：鋁，數據如附表)。這意味著，鋼可以比鋁抽
到更薄更輕的後度卻能維持相當的強度(如Reynolds
853可達0.4mm)。另外鋼管比其他材料好的特性還有極高的疲勞強度跟彈性系數。使得
在騎程途中能夠保有「剛中帶柔」的路感，而不像鋁合金那般的死硬，這是要騎過車的
人才能感覺得出來的。而且碰撞時也不容易有應力的累積(疲勞門檻約為最大強度的
40%=560N/mm)，對一般人來說要讓一個鋼車架有所損傷幾乎是不可能的。除非因為鋼
材自身缺少保護而生鏽，否則一個好的鋼車架是可以用很[的。

    現今主要的管材製造廠有：英國的Reynolds、義大利的Columbus和Dedacciai。在
鋁合金當道的時候，他們仍然繼續研發新的鋼管，並且在原有的基礎上得到不小的進步
。像是Reynolds推出的「853管」(最大強度1450N/mm )，據說有Air Hardening的特性，
也就是說853的管子以超過850C的高溫焊接後，在經過冷卻後，接合處的強度反而會增
加，這種技術原是做給氣車防撞鋼梁的。還有Columbus在2000年推出的「FOCO」管材
(最大強度1450N/mm )，也強調著相同的特性。而管材界的後起之秀—Dedacciai除了
有「零號管」(ZERO，18MCDV6 H.T，最大強度1400N/mm )，這是1994年環法冠軍車手
Miguel Indurain所使用的管材。此外，這家公司還有名為EOM16.5的管子，最大強度
高達1650N/mm ，是目前所知道的管材中最強的。

三、討論

一個剛入們的單車騎士，其實是很難感受到各種管材之類的差異。就算我在報告裡寫的
多麼清楚(這次只有鋼材的介紹)，也很難讓人真的有信服的感覺。所以這裡列了幾個由
機器測試所制定的標準，相信一定比人類的感覺客觀多了。不過就一個專業騎車，乃致
於世界頂尖的選手，他們的要求與感覺就非常嚴格了。不只連車架用的材質會影響騎乘
時的感覺，跟管材形狀、角度、搭配(複合式車架)都有著極大的關係。所以這次所列的
還是以選手較有可能用到的管材做介紹，或許能讓同學對單車除了日常校園裡的校園車
外，還有更深入的認識，試著去感覺不一樣的單車騎乘樂趣。


   評定車架有五種參考標準，分別如下：
1.      重量：以材質的每立方英吋作比較，重量是自行車設計的一項主要因素，但是
期底限仍然與其他因素息息相關。
2.      剛性：即所謂的楊氏係數，測試要使用多少力量才能使金屬樣品產生偏斜或彎
曲。以Ksi(千磅/每平方英吋)或以lb/inches 加以表示。製造一款以傳達力量為主的競
賽用車架時，剛性甚至於比輕量更重要。
3.      極限拉伸(Ultimate Tensile Strength)：同樣以Ksi計算，UTS表示將一種金屬
撕扯成兩半所需的力量。
4.      延展度：與UTS相關。在同樣的實驗中測量材質在斷裂之前所能被拉伸的長度，
其結果即為延展度。反應於騎乘的感覺上就稱之為彈性。
5.      疲勞強度：這項特性說明金屬材質的耐久性，藉由測試該金屬在加壓情況下，
不致於衰退或產生金屬疲勞現象所能達到的實用程度。

這些標準展現出許多關於特定金屬所達不到的自然狀態，而這也同樣一一地讓設計者及
消費者瞭解關於此種材質在理論上的極限。

   項目/材料            Reynolds 853  7005鋁合金管  3AL/2.5V鈦合金管
   極限拉伸(Ksi)           190           49              100
   重量密度(磅/平方吋)     0.28           0.10            0.16
   剛性(Ksi)               29000         10500           15250
   疲勞強度(Ksi)           90            21              57
   延展度(%)              10            12              15


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→ wagaga:太強了.....感謝你^^
→ karmen:昱勛好空喔 真羨慕~~~
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