自行車車架為什麼是鋼管

① 自行車車架的材質

車架材質從最早的鉻鉬鋼、進化到鋁合金、然後是復合材料的運用如碳纖維，其他還有鈧合金、鎂合金、鈦合金等，業者不斷研發新材料配方，提升管件與結構設計能力並創新加工技術，只為了讓車架更輕、更強、更舒適且更流線美觀。密度是決定車架重量的關鍵因素之一，密度愈低，車架可以做到愈輕，鉻鉬鋼的密度為7.9，鋁合金為2.6-2.9，鈦4.5，鈦合金4.3-5.1，碳纖維復材1.6，鎂合金1.7，由此可知鉻鉬鋼的密度最高，碳纖復材最低。然而車架除了重量外，還要考慮拉伸強度，彈性系數等，所以雖然密度低，但強度不夠也不行。 目前可以製造自行車車架的材料主要有以下幾種：鋼，鋁合金，鈦合金，鎂合金，鈧合金，碳纖維等等，一般市場上出現的車架主要有鋼，鋁合金，鈦合金，碳纖維。鈧合金和鎂合金是最近的新興材料，比較少見。 以下將介紹各種材質的特點：
鉻鉬鋼車架
在碳鋼中加入一種或一種以上合計元素所成之鋼為合金鋼，加入鉬（Mo）和鉻（Cr）兩種元素稱為鉬鉻合金鋼。鉬的作用：使鋼的強度提高，防止回火 脆性。鉻的作用：耐腐，抗銹，防止高溫氧化。
目前鉬鉻合金鋼抽管加工名稱：
BUTTED（一次抽管）或稱二次元 ,兩種管壁厚度。
DUBLE BUTTED（二次抽管）或稱三次元 ，三種管壁厚度。
TRIPLE BUTTED（三次抽管）或稱四次元 ，四種管壁厚度。
抽管的作用在使鋼管中薄邊厚的拱橋形狀，強度不變，重量減輕，金屬性更強。
90年代以前，自行車車架以鉻鉬鋼制的為主流。它的扭曲性能及拉伸性能好，焊接時高溫也不會影響素材，價格便宜。但重量重，容易被氧化。近年來出現克服了它的欠點，發揮優點的新素材，鉻鉬鋼車架再次受到注目。 鋼材是使用在自行車上最久的車架材質，主要優點包括長時間騎乘的剛性佳、管材有彈性（吸震）、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要熱處理，因此成本與價格相對較低。缺點則是重量過重，保養不當容易生銹，管材塑形較不易且有金屬疲勞的問題。然而現今許多合金鋼材已可在剛性、彈性系數、傳動性、穩定性上得到很好的效果，唯一美中不足的依舊是重量較重。鋼材中以鉻鉬鋼最普遍，其強度高且易於抽管加工。鉬可使鋼的強度提高、防止回脆性；鉻可使鋼耐腐蝕、抗銹及防止高溫氧化。
碳纖車架
碳纖維強度高，質輕，是新生的材料，嚴格來講是復合材料，其並非單一材料組成，其他樹脂，玻纖，鋁合金等，可依特性混合或搭接使用，是目前重量最輕的車架材料，碳纖維管是由一絲絲纖維線織成碳纖布後，一層層錈管而成再經加工處理搭接組成。
碳纖維不是金屬，而是一種復合材料，利用碳纖絲編織成布，經過預浸樹脂的過程成為預浸布，再將預浸布裁型然後疊層並入模式加熱成型，可依需求製成各種形狀的車架。其特性是輕量、較具彈性（吸震佳）、騎乘感穩定、長途循跡持續感佳、舒適性高、工藝變化多，但表面硬度不佳，當施予之外力高於其破壞強度時，會造成斷裂。再者，近年來由於碳纖紗需求大增，造成材料短缺，因此價格居高不下。輕、能吸收地面的沖擊、素材的反撥力快等，是理想的自行車車架素材。碳纖維的等級，噸數越高彈性也越高，價格也貴。製造方法有幾種，例如在模具上沾上粘合劑，重疊碳纖維，熱處理、凝固、成型等。
鈦車架
鈦合金的特性類似鋁合金與碳纖維的綜合，它有類似碳纖維的彈性，也有鋁合金般的輕巧與剛性，且而腐蝕不生銹、騎乘感佳，但缺點是材料成本昂貴，因為鈦的提煉與加工過程復雜、焊接技術難度高，因此價格居高不下而無法普遍化，多用於小管徑的車架。一般車架多採用3AL、2.5V或6AL-4V的鈦合金。 鈦的比重比鋼輕55%，不容易氧化。為了提高拉伸強度，有混合鋁、釩等的鈦合金。
鈦(Ti)在地球上的存量為金屬中第四位，鈦及其合金，強度蓖美合金鋼而重量及強度僅其一半，加上優越的耐腐性，成為軍事及航空、太空工業所必要材料，目前鈦合金管用在自行車上的普遍性不高，因其冶煉成本高，焊接等加工技術不易，焊接要在真空中進行等加工復雜，故價格偏高，難以廣泛使用。
鋁制車架
鋁是地球上存量最多的金屬，其質輕、耐腐、強度適當，使科學家預測未來或許取代今日的鋼鐵之地位。鋁與其他金屬合成為鋁合金，其中以銅最普遍，銅在鋁合金中的用途，如碳在鋼中一般，但耐腐用途之鋁合金則不可含銅。鋁的特性原本是極易氧化，幸而它在空氣中氧花的結果形成一層極細密的AI2 O3 膜，可以保護內部不再氧化，因此耐腐性反而比銅鐵高，所謂陽極處理，既在鋁製品 表面生成一層光量AI2 O3 膜即美觀又可防腐。此外，鋁合金錶面易行發色處理棵，生長一層具顏色之皮膜，可以得到所欲的顏色。
鋁合金是目前市場上使用最普遍的材質，優點在於重量輕、短時間的硬度和剛性表現最佳、塑形加工容易、不會生銹，要輕可以把管材抽得極薄，要強也可利用CNC模具切削做出誇張的外型和驚人的強度。缺點是幾乎沒有彈性可言、會累積金屬疲勞，也由於其靈敏輕巧、高剛性的特性，因此很容易傳達地面的振動，造成騎乘舒適性不佳。鋁管道趨向大口徑化，為了緩和過於強的剛性，目前座管及車叉採用吸收沖擊力強的碳纖等的受人注目。
碳鋼：
未故意添加任何合金元素的鐵（Fe）--碳（C）合金為碳鋼，碳在鋼中有提高強度的作用，含碳量越高，強度越好，但含碳量高於0.8%時，含碳量越高，鋼越脆，因此在車架及前叉的材料為強度適中，塑性佳，易加工的中低碳鋼，碳含量約0.25%---0.35%。
鎂合金：
鎂是極易燃燒的金屬，早期攝影用鎂光燈，即燃燒鎂粉所造成強光，鎂合金的重量及強度約為鋁合金的2/3，雖然輕，但不易加工，且較脆，所以目前除ROCK-SHOX避震前叉外殼使用鎂合金外，一般車架，極少使用。

② 鋁合金車架和鋼管車架的特點

車架的主要原料及分別：
無論是搖籃式車架或雙翼梁車架或是兩者混合的新型車架，在用料上都可分成兩大類：鋁合金及鋼管。

人人都愛的鋁合金車架

鋁材本身是比較軟，韌度及強度亦較低，不適合作工程用金屬。但鋁材比較輕身，及高度抗氧化的防銹特性。因此，為改善鋁材較差的強度，必須混入其他金屬製成合金才能夠作車架之材料，一般被稱為飛機鋁(飛機機身同樣使用鋁合金為材)。

鋁合金之優點在於輕巧，高抗氧化能力，可塑性高，能於冷工(ColdWork)下塑型及加工，輕微變形車架容易拉回原狀。但鋁合金同樣有其缺點。鋁合金會有一種大部分金屬的問題，便是金屬疲勞。除此之外，因硬度較低，抗磨性不佳，部件較易磨損，不適合用於經常活動之部份。

因為鋁合金硬度不足問題及金屬疲勞特性，在鋁合金車架某些部份上必須在表面加工(鋁合金車架不平滑如磨沙般既表面便是其加工結果)，令表面有WorkHarden之情況，因此提高表面之硬度及產生表面橫向壓力以防止車架出現裂痕。

鋁合金車架多數以注模(DieCast)製造，存在模具成本。由於有工序上及模具之需要，因此，一般鋁合金車架造價較高，所以需然鋁合金車架比較輕，但一般不會應用在平價或低性能的車種中使用，以免提高售價或造成浪費。以前鋁合金車架只會跑車身上出現，但近年在高性能的街車、專業的爬山車甚至乎是高性能綿羊都有採用鋁合金車架。

Yamaha摩托車在製造第三代Delta-Box車架時，採用了一種名為ControledFillingAllyDie-castingTechnology鋁合金計算機印模鍛造技術製造。

該技術能製造更復雜的外型，並同時准確地控制車架的厚度，讓受力支點厚一點。最重要是能有效減少氣泡形成，利用計算機感應器控制模件內不同部份的吸力，讓鋁合金更准確和更快速地被注入模具內，令注模時間可以縮短了五倍之多。

所以溫度控制更佳，令製成品的密度和剛性都得到改善，令新車架的橫向剛性增強但重量卻減輕。此外車架的焊接點也可以大幅減少。

普遍被人輕視的鋼管車架

鋼材同樣是合金，主要由鐵(Iron)做成，加入炭Carbon，鉻Chromium，鎳Nickel，釩Vanadium，磷Phosphorus，鎂Manganese等等其他元素製成。

由於鋼材由小型炭原子及大型鐵原子所合成，所以鋼材有一種名為Cottrelllocking的效果，使鋼材沒有一般金屬存在的金屬疲勞現象。

但有利必有弊，Cottrelllocking會導致金屬難以冷工加工，所以鋼材塑型多數會加熱後才加工(Hotwork)。鋼材Hotwork還有其他好處，如紅熱鋼材快速冷卻(Quenching)會使鋼材有纖維性結構，令綱材更加堅韌。

鋼材的抗氧化力亦算高，但不及鋁合金，因此，此類車架一般都會有漆油保護，防止氧化。因硬度較高，抗磨性佳，除車身外，引擎及波子盤等經常轉動的地方都會用上鋼材。

鋼管車架在外觀上不及鋁合金車架粗壯，也較為普遍，所以予人一種過時老土的感覺。其實鋼管車架無論在硬度，韌度及強度都比較鋁合金優異。

義大利摩托車之皇Ducati的作品，包括登上世界競賽頒獎台的超級跑車和最新的型號，都是一直使用捆桿式圓管車架。

鋼材缺點是材料本身十分之重，材料本身價錢比鋁合金貴，不過因為剛性高，可減少用料，及車架工序簡單，車架成本因此反比鋁合金更便宜。

摩托車的鋼管車架，一般都是使用已成形的鋼管，經加熱後再拉出所需形狀，然後再利用燒焊方法製成最後的車架。相比起注模式的鋁合金車架，製造鋼管車架所需的工序比較簡單，所需要的注模規模比較小型，不像生產鋁合金車架需要有大型注模的昂貴模具。所以鋼管車架，在平價及低性能車種中被普遍採用。

③ 自行車是由哪些材料製成的

自行車由鋼管、圓鋼、鋼板、塑料零件(手把等)、橡膠零件(內外帶、閘皮)、彈簧、銅制零件(輻條螺母)等材料組成。

④ 自行車鋼架和鋁架可以怎麼區分

可以用吸鐵石來區分鋼架和鋁架。

⑤ 自行車車架的材質有哪些各有什麼特點

隨著材料科學及處理技術的進步，笨重的「鐵馬」已不符現代生活所需，輕量化的要求，復合材料的使用，使自行車成為高生產技術的交通工具，以下是目前廣泛被使用於車架前叉的材質介紹。

1.碳鋼：

未故意添加任何合金元素的鐵（Fe）--碳（C）合金為碳鋼，碳在鋼中有提高強度的作用，含碳量越高，強度越好，但含碳量高於0.8%時，含碳量越高，鋼越脆，因此在車架及前叉的材料為強度適中，塑性佳，易加工的中低碳鋼，碳含量約0.25%---0.35%。

2.鉬鉻合金鋼：

在碳鋼中加入一種或一種以上合計元素所成之鋼為合金鋼，加入鉬（Mo）和鉻（Cr）兩種元素稱為鉬鉻合金鋼。

鉬的作用：使鋼的強度提高，防止回火脆性。

鉻的作用：耐腐，抗銹，防止高溫氧化。

鉬鉻合金鋼的強度在合金鋼中名列前矛，且易於抽管加工減清重量，成為最普遍的車架、前叉材料，目前鉬鉻合金鋼抽管加工名稱：

BUTTED（一次抽管）或稱二次元，兩種管壁厚度。

DUBLE BUTTED（二次抽管）或稱三次元，三種管壁厚度。

TRIPLE BUTTED（三次抽管）或稱四次元，四種管壁厚度。

抽管的作用在使鋼管中薄邊厚的拱橋形狀，強度不變，重量減輕，金屬性更強。

3.鋁合金：

鋁是地球上存量最多的金屬，其質輕、耐腐、強度適當，使科學家預測未來或許取代今日的鋼鐵之地位。鋁與其他金屬合成為鋁合金，其中以銅最普遍，銅在鋁合金中的用途，如碳在鋼中一般，但耐腐用途之鋁合金則不可含銅。鋁的特性原本是極易氧化，幸而它在空氣中氧花的結果形成一層極細密的AI2 O3 膜，可以保護內部不再氧化，因此耐腐性反而比銅鐵高，所謂陽極處理，既在鋁製品表面生成一層光量AI2 O3 膜即美觀又可防腐。此外，鋁合金錶面易行發色處理棵，生長一層具顏色之皮膜，可以得到所欲的顏色。

4.鎂合金：

鎂是極易燃燒的金屬，早期攝影用鎂光燈，即燃燒鎂粉所造成強光，鎂合金的重量及強度約為鋁合金的2/3，雖然輕，但不易加工，且較脆，所以目前除ROCK-SHOX避震前叉外殼使用鎂合金外，一般車架，極少使用。

5.鈦合金：

鈦(Ti)在地球上存量為金屬中第四位，鈦及其合金，強度蓖美合金鋼而重量及強度僅其一半，加上優越的耐腐性，成為軍事及航空、太空工業所必要材料，目前鈦合金管用在自行車上的普遍性不高，因其冶煉成本高，焊接等加工技術不易，故價格偏高，難以廣泛使用。

6.碳纖維：

碳纖維強度高，質輕，是新生的材料，嚴格來講是復合材料，其並非單一材料組成，其他樹脂，玻纖，鋁合金等，可依特性混合或搭接使用，是目前重量最輕的車架材料，碳纖維管是由一絲絲纖維線織成碳纖布後，一層層錈管而成再經加工處理搭接組成。

目前可以製造自行車車架的材料主要有以下幾種：鋼，鋁合金，鈦合金，鎂合金，鈧合金，碳纖維等等，一般市場上出現的車架主要有鋼，鋁合金，鈦合金，碳纖維。鈧合金和鎂合金是最近的新興材料，比較少見

⑥ 自行車的車架是由空心鋼管焊接成的這利用了什麼原理

當桿件受彎曲和扭轉時，產生的應力主要集中在桿件的表層和外皮，內部應力很小，這稱為「集膚效應」原理，用空心鋼管既滿足受力要求，又節省鋼材！

⑦ 自行車鋼架和鋁架有什麼區別

1. 鋼架比鋁架重很多。但對比賽而言由於有著各種不同的地形，如果只是平地沖刺，專鋼管當然是首屬選，但是由於鋼架的重量問題，造成在爬坡時為了對抗地心引力必須要付出太多的體力。

2. 鋁應該就是從這種需求下應運而生的產物。

3. 雖然鋁的強度並沒有那麼大，但是一但經過熱處理，鋁就會變成一個很硬的實體。

4. 對於路面的反映也會更直接，所以鋁在這場世代交替中就逐步取代了鋼。

5. 不過鋁也有鋁的問題，最主要的考量除了應力累積金屬疲勞外，鋁的整體性太硬，反應的路感沒有那麼好，長途比賽對騎乘者不是那麼的友善。

6. 鋼：Q度一流、五通具有回饋性但太沉重。
   

7. 鋁：剛硬、反應直接但舒適感不足。

8. 事實上碳纖車架的技術發展到今天沒有人可以否認，碳纖兼具了：1.輕量。2.舒適。3.剛性。三大優勢，大量生產容易。所以它就成為比賽場上的勝戰士，想要取代它幾乎是不可能的事。
   

⑧ 自行車的車架是由空心的鋼管焊接成的這是利用了什麼的原理支架成一個三角形這，是用了什麼的原理

結構穩定是基於幾何圖形的邊長、內角來評定，因為三角形確定三條邊後，就能確定有且僅有這一個三角形，三角形三條邊長一旦確定後，內角也確定了，是唯一的，是無法改變的。其他多邊形，內角還能改變，所以說三角形有穩定性。

⑨ 鋁合金車架和鋼管車架的特點是什麼

設計車架大概要復考慮三個制因素：一是強度，二是輕量，三是美觀。
鋁合金是目前市場上使用最普遍的材質，優點在於重量輕、短時間的硬度和剛性表現最佳、塑形加工容易、不會生銹，要輕可以把管材抽得極薄，要強也可利用cnc模具切削做出誇張的外型和驚人的強度。缺點是幾乎沒有彈性可言、會累積金屬疲勞，也由於其靈敏輕巧、高剛性的特性，因此很容易傳達地面的振動，造成騎乘舒適性不佳。
鋼材是使用在自行車上最久的車架材質，主要優點包括長時間騎乘的剛性佳、管材有彈性（吸震）、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要熱處理，因此成本與價格相對較低。缺點則是重量過重，保養不當容易生銹，管材塑形較不易且有金屬疲勞的問題。

⑩ 自行車的支架部分採用空心鋼管有什麼優點

自行車的支架部分採用空心鋼管有剛性好、重量輕、強度高的優點。
自行車架經過100多年的演化，從最初的圓管到現在的異型管，始終沒有改變其本質（管材），足以說明管材的優異性能。