自行车车架为什么是钢管

① 自行车车架的材质

车架材质从最早的铬钼钢、进化到铝合金、然后是复合材料的运用如碳纤维，其他还有钪合金、镁合金、钛合金等，业者不断研发新材料配方，提升管件与结构设计能力并创新加工技术，只为了让车架更轻、更强、更舒适且更流线美观。密度是决定车架重量的关键因素之一，密度愈低，车架可以做到愈轻，铬钼钢的密度为7.9，铝合金为2.6-2.9，钛4.5，钛合金4.3-5.1，碳纤维复材1.6，镁合金1.7，由此可知铬钼钢的密度最高，碳纤复材最低。然而车架除了重量外，还要考虑拉伸强度，弹性系数等，所以虽然密度低，但强度不够也不行。 目前可以制造自行车车架的材料主要有以下几种：钢，铝合金，钛合金，镁合金，钪合金，碳纤维等等，一般市场上出现的车架主要有钢，铝合金，钛合金，碳纤维。钪合金和镁合金是最近的新兴材料，比较少见。 以下将介绍各种材质的特点：
铬钼钢车架
在碳钢中加入一种或一种以上合计元素所成之钢为合金钢，加入钼（Mo）和铬（Cr）两种元素称为钼铬合金钢。钼的作用：使钢的强度提高，防止回火 脆性。铬的作用：耐腐，抗锈，防止高温氧化。
目前钼铬合金钢抽管加工名称：
BUTTED（一次抽管）或称二次元 ,两种管壁厚度。
DUBLE BUTTED（二次抽管）或称三次元 ，三种管壁厚度。
TRIPLE BUTTED（三次抽管）或称四次元 ，四种管壁厚度。
抽管的作用在使钢管中薄边厚的拱桥形状，强度不变，重量减轻，金属性更强。
90年代以前，自行车车架以铬钼钢制的为主流。它的扭曲性能及拉伸性能好，焊接时高温也不会影响素材，价格便宜。但重量重，容易被氧化。近年来出现克服了它的欠点，发挥优点的新素材，铬钼钢车架再次受到注目。 钢材是使用在自行车上最久的车架材质，主要优点包括长时间骑乘的刚性佳、管材有弹性（吸震）、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要热处理，因此成本与价格相对较低。缺点则是重量过重，保养不当容易生锈，管材塑形较不易且有金属疲劳的问题。然而现今许多合金钢材已可在刚性、弹性系数、传动性、稳定性上得到很好的效果，唯一美中不足的依旧是重量较重。钢材中以铬钼钢最普遍，其强度高且易于抽管加工。钼可使钢的强度提高、防止回脆性；铬可使钢耐腐蚀、抗锈及防止高温氧化。
碳纤车架
碳纤维强度高，质轻，是新生的材料，严格来讲是复合材料，其并非单一材料组成，其他树脂，玻纤，铝合金等，可依特性混合或搭接使用，是目前重量最轻的车架材料，碳纤维管是由一丝丝纤维线织成碳纤布后，一层层锩管而成再经加工处理搭接组成。
碳纤维不是金属，而是一种复合材料，利用碳纤丝编织成布，经过预浸树脂的过程成为预浸布，再将预浸布裁型然后叠层并入模式加热成型，可依需求制成各种形状的车架。其特性是轻量、较具弹性（吸震佳）、骑乘感稳定、长途循迹持续感佳、舒适性高、工艺变化多，但表面硬度不佳，当施予之外力高于其破坏强度时，会造成断裂。再者，近年来由于碳纤纱需求大增，造成材料短缺，因此价格居高不下。轻、能吸收地面的冲击、素材的反拨力快等，是理想的自行车车架素材。碳纤维的等级，吨数越高弹性也越高，价格也贵。制造方法有几种，例如在模具上沾上粘合剂，重叠碳纤维，热处理、凝固、成型等。
钛车架
钛合金的特性类似铝合金与碳纤维的综合，它有类似碳纤维的弹性，也有铝合金般的轻巧与刚性，且而腐蚀不生锈、骑乘感佳，但缺点是材料成本昂贵，因为钛的提炼与加工过程复杂、焊接技术难度高，因此价格居高不下而无法普遍化，多用于小管径的车架。一般车架多采用3AL、2.5V或6AL-4V的钛合金。 钛的比重比钢轻55%，不容易氧化。为了提高拉伸强度，有混合铝、钒等的钛合金。
钛(Ti)在地球上的存量为金属中第四位，钛及其合金，强度蓖美合金钢而重量及强度仅其一半，加上优越的耐腐性，成为军事及航空、太空工业所必要材料，目前钛合金管用在自行车上的普遍性不高，因其冶炼成本高，焊接等加工技术不易，焊接要在真空中进行等加工复杂，故价格偏高，难以广泛使用。
铝制车架
铝是地球上存量最多的金属，其质轻、耐腐、强度适当，使科学家预测未来或许取代今日的钢铁之地位。铝与其他金属合成为铝合金，其中以铜最普遍，铜在铝合金中的用途，如碳在钢中一般，但耐腐用途之铝合金则不可含铜。铝的特性原本是极易氧化，幸而它在空气中氧花的结果形成一层极细密的AI2 O3 膜，可以保护内部不再氧化，因此耐腐性反而比铜铁高，所谓阳极处理，既在铝制品 表面生成一层光量AI2 O3 膜即美观又可防腐。此外，铝合金表面易行发色处理棵，生长一层具颜色之皮膜，可以得到所欲的颜色。
铝合金是目前市场上使用最普遍的材质，优点在于重量轻、短时间的硬度和刚性表现最佳、塑形加工容易、不会生锈，要轻可以把管材抽得极薄，要强也可利用CNC模具切削做出夸张的外型和惊人的强度。缺点是几乎没有弹性可言、会累积金属疲劳，也由于其灵敏轻巧、高刚性的特性，因此很容易传达地面的振动，造成骑乘舒适性不佳。铝管道趋向大口径化，为了缓和过于强的刚性，目前座管及车叉采用吸收冲击力强的碳纤等的受人注目。
碳钢：
未故意添加任何合金元素的铁（Fe）--碳（C）合金为碳钢，碳在钢中有提高强度的作用，含碳量越高，强度越好，但含碳量高于0.8%时，含碳量越高，钢越脆，因此在车架及前叉的材料为强度适中，塑性佳，易加工的中低碳钢，碳含量约0.25%---0.35%。
镁合金：
镁是极易燃烧的金属，早期摄影用镁光灯，即燃烧镁粉所造成强光，镁合金的重量及强度约为铝合金的2/3，虽然轻，但不易加工，且较脆，所以目前除ROCK-SHOX避震前叉外壳使用镁合金外，一般车架，极少使用。

② 铝合金车架和钢管车架的特点

车架的主要原料及分别：
无论是摇篮式车架或双翼梁车架或是两者混合的新型车架，在用料上都可分成两大类：铝合金及钢管。

人人都爱的铝合金车架

铝材本身是比较软，韧度及强度亦较低，不适合作工程用金属。但铝材比较轻身，及高度抗氧化的防锈特性。因此，为改善铝材较差的强度，必须混入其他金属制成合金才能够作车架之材料，一般被称为飞机铝(飞机机身同样使用铝合金为材)。

铝合金之优点在于轻巧，高抗氧化能力，可塑性高，能于冷工(ColdWork)下塑型及加工，轻微变形车架容易拉回原状。但铝合金同样有其缺点。铝合金会有一种大部分金属的问题，便是金属疲劳。除此之外，因硬度较低，抗磨性不佳，部件较易磨损，不适合用于经常活动之部份。

因为铝合金硬度不足问题及金属疲劳特性，在铝合金车架某些部份上必须在表面加工(铝合金车架不平滑如磨沙般既表面便是其加工结果)，令表面有WorkHarden之情况，因此提高表面之硬度及产生表面横向压力以防止车架出现裂痕。

铝合金车架多数以注模(DieCast)制造，存在模具成本。由于有工序上及模具之需要，因此，一般铝合金车架造价较高，所以需然铝合金车架比较轻，但一般不会应用在平价或低性能的车种中使用，以免提高售价或造成浪费。以前铝合金车架只会跑车身上出现，但近年在高性能的街车、专业的爬山车甚至乎是高性能绵羊都有采用铝合金车架。

Yamaha摩托车在制造第三代Delta-Box车架时，采用了一种名为ControledFillingAllyDie-castingTechnology铝合金计算机印模锻造技术制造。

该技术能制造更复杂的外型，并同时准确地控制车架的厚度，让受力支点厚一点。最重要是能有效减少气泡形成，利用计算机感应器控制模件内不同部份的吸力，让铝合金更准确和更快速地被注入模具内，令注模时间可以缩短了五倍之多。

所以温度控制更佳，令制成品的密度和刚性都得到改善，令新车架的横向刚性增强但重量却减轻。此外车架的焊接点也可以大幅减少。

普遍被人轻视的钢管车架

钢材同样是合金，主要由铁(Iron)做成，加入炭Carbon，铬Chromium，镍Nickel，钒Vanadium，磷Phosphorus，镁Manganese等等其他元素制成。

由于钢材由小型炭原子及大型铁原子所合成，所以钢材有一种名为Cottrelllocking的效果，使钢材没有一般金属存在的金属疲劳现象。

但有利必有弊，Cottrelllocking会导致金属难以冷工加工，所以钢材塑型多数会加热后才加工(Hotwork)。钢材Hotwork还有其他好处，如红热钢材快速冷却(Quenching)会使钢材有纤维性结构，令纲材更加坚韧。

钢材的抗氧化力亦算高，但不及铝合金，因此，此类车架一般都会有漆油保护，防止氧化。因硬度较高，抗磨性佳，除车身外，引擎及波子盘等经常转动的地方都会用上钢材。

钢管车架在外观上不及铝合金车架粗壮，也较为普遍，所以予人一种过时老土的感觉。其实钢管车架无论在硬度，韧度及强度都比较铝合金优异。

意大利摩托车之皇Ducati的作品，包括登上世界竞赛颁奖台的超级跑车和最新的型号，都是一直使用捆杆式圆管车架。

钢材缺点是材料本身十分之重，材料本身价钱比铝合金贵，不过因为刚性高，可减少用料，及车架工序简单，车架成本因此反比铝合金更便宜。

摩托车的钢管车架，一般都是使用已成形的钢管，经加热后再拉出所需形状，然后再利用烧焊方法制成最后的车架。相比起注模式的铝合金车架，制造钢管车架所需的工序比较简单，所需要的注模规模比较小型，不像生产铝合金车架需要有大型注模的昂贵模具。所以钢管车架，在平价及低性能车种中被普遍采用。

③ 自行车是由哪些材料制成的

自行车由钢管、圆钢、钢板、塑料零件(手把等)、橡胶零件(内外带、闸皮)、弹簧、铜制零件(辐条螺母)等材料组成。

④ 自行车钢架和铝架可以怎么区分

可以用吸铁石来区分钢架和铝架。

⑤ 自行车车架的材质有哪些各有什么特点

随着材料科学及处理技术的进步，笨重的“铁马”已不符现代生活所需，轻量化的要求，复合材料的使用，使自行车成为高生产技术的交通工具，以下是目前广泛被使用于车架前叉的材质介绍。

1.碳钢：

未故意添加任何合金元素的铁（Fe）--碳（C）合金为碳钢，碳在钢中有提高强度的作用，含碳量越高，强度越好，但含碳量高于0.8%时，含碳量越高，钢越脆，因此在车架及前叉的材料为强度适中，塑性佳，易加工的中低碳钢，碳含量约0.25%---0.35%。

2.钼铬合金钢：

在碳钢中加入一种或一种以上合计元素所成之钢为合金钢，加入钼（Mo）和铬（Cr）两种元素称为钼铬合金钢。

钼的作用：使钢的强度提高，防止回火脆性。

铬的作用：耐腐，抗锈，防止高温氧化。

钼铬合金钢的强度在合金钢中名列前矛，且易于抽管加工减清重量，成为最普遍的车架、前叉材料，目前钼铬合金钢抽管加工名称：

BUTTED（一次抽管）或称二次元，两种管壁厚度。

DUBLE BUTTED（二次抽管）或称三次元，三种管壁厚度。

TRIPLE BUTTED（三次抽管）或称四次元，四种管壁厚度。

抽管的作用在使钢管中薄边厚的拱桥形状，强度不变，重量减轻，金属性更强。

3.铝合金：

铝是地球上存量最多的金属，其质轻、耐腐、强度适当，使科学家预测未来或许取代今日的钢铁之地位。铝与其他金属合成为铝合金，其中以铜最普遍，铜在铝合金中的用途，如碳在钢中一般，但耐腐用途之铝合金则不可含铜。铝的特性原本是极易氧化，幸而它在空气中氧花的结果形成一层极细密的AI2 O3 膜，可以保护内部不再氧化，因此耐腐性反而比铜铁高，所谓阳极处理，既在铝制品表面生成一层光量AI2 O3 膜即美观又可防腐。此外，铝合金表面易行发色处理棵，生长一层具颜色之皮膜，可以得到所欲的颜色。

4.镁合金：

镁是极易燃烧的金属，早期摄影用镁光灯，即燃烧镁粉所造成强光，镁合金的重量及强度约为铝合金的2/3，虽然轻，但不易加工，且较脆，所以目前除ROCK-SHOX避震前叉外壳使用镁合金外，一般车架，极少使用。

5.钛合金：

钛(Ti)在地球上存量为金属中第四位，钛及其合金，强度蓖美合金钢而重量及强度仅其一半，加上优越的耐腐性，成为军事及航空、太空工业所必要材料，目前钛合金管用在自行车上的普遍性不高，因其冶炼成本高，焊接等加工技术不易，故价格偏高，难以广泛使用。

6.碳纤维：

碳纤维强度高，质轻，是新生的材料，严格来讲是复合材料，其并非单一材料组成，其他树脂，玻纤，铝合金等，可依特性混合或搭接使用，是目前重量最轻的车架材料，碳纤维管是由一丝丝纤维线织成碳纤布后，一层层锩管而成再经加工处理搭接组成。

目前可以制造自行车车架的材料主要有以下几种：钢，铝合金，钛合金，镁合金，钪合金，碳纤维等等，一般市场上出现的车架主要有钢，铝合金，钛合金，碳纤维。钪合金和镁合金是最近的新兴材料，比较少见

⑥ 自行车的车架是由空心钢管焊接成的这利用了什么原理

当杆件受弯曲和扭转时，产生的应力主要集中在杆件的表层和外皮，内部应力很小，这称为“集肤效应”原理，用空心钢管既满足受力要求，又节省钢材！

⑦ 自行车钢架和铝架有什么区别

1. 钢架比铝架重很多。但对比赛而言由于有着各种不同的地形，如果只是平地冲刺，专钢管当然是首属选，但是由于钢架的重量问题，造成在爬坡时为了对抗地心引力必须要付出太多的体力。

2. 铝应该就是从这种需求下应运而生的产物。

3. 虽然铝的强度并没有那么大，但是一但经过热处理，铝就会变成一个很硬的实体。

4. 对于路面的反映也会更直接，所以铝在这场世代交替中就逐步取代了钢。

5. 不过铝也有铝的问题，最主要的考量除了应力累积金属疲劳外，铝的整体性太硬，反应的路感没有那么好，长途比赛对骑乘者不是那么的友善。

6. 钢：Q度一流、五通具有回馈性但太沉重。
   

7. 铝：刚硬、反应直接但舒适感不足。

8. 事实上碳纤车架的技术发展到今天没有人可以否认，碳纤兼具了：1.轻量。2.舒适。3.刚性。三大优势，大量生产容易。所以它就成为比赛场上的胜战士，想要取代它几乎是不可能的事。
   

⑧ 自行车的车架是由空心的钢管焊接成的这是利用了什么的原理支架成一个三角形这，是用了什么的原理

结构稳定是基于几何图形的边长、内角来评定，因为三角形确定三条边后，就能确定有且仅有这一个三角形，三角形三条边长一旦确定后，内角也确定了，是唯一的，是无法改变的。其他多边形，内角还能改变，所以说三角形有稳定性。

⑨ 铝合金车架和钢管车架的特点是什么

设计车架大概要复考虑三个制因素：一是强度，二是轻量，三是美观。
铝合金是目前市场上使用最普遍的材质，优点在于重量轻、短时间的硬度和刚性表现最佳、塑形加工容易、不会生锈，要轻可以把管材抽得极薄，要强也可利用cnc模具切削做出夸张的外型和惊人的强度。缺点是几乎没有弹性可言、会累积金属疲劳，也由于其灵敏轻巧、高刚性的特性，因此很容易传达地面的振动，造成骑乘舒适性不佳。
钢材是使用在自行车上最久的车架材质，主要优点包括长时间骑乘的刚性佳、管材有弹性（吸震）、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要热处理，因此成本与价格相对较低。缺点则是重量过重，保养不当容易生锈，管材塑形较不易且有金属疲劳的问题。

⑩ 自行车的支架部分采用空心钢管有什么优点

自行车的支架部分采用空心钢管有刚性好、重量轻、强度高的优点。
自行车架经过100多年的演化，从最初的圆管到现在的异型管，始终没有改变其本质（管材），足以说明管材的优异性能。