计,测试,制造,服务等多方面的因素,而不是仅仅盯着一个片面的地方来评价一
辆自行车的好坏。
不同的材料的抗侵蚀能力不同,例如钢铁就需要喷漆保护,否则就会生锈。铝
合金和钛合金会在表面生成一层氧化膜来阻止更深层的侵蚀。这两种都是抵抗锈蚀
的有效方法。但铝合金不会完全的形成氧化膜来达到保护的效果,所以在与其他金
属接触的地方还需要特别的防护,防止电化腐蚀的产生。
金属材料有较好的延展性,就是说可以通过弯曲和拉伸来改变造型。一般来
说,制作车架的材料中,钢材是最具延展性的,钛合金其次,最后是铝合金。
制造车架的金属有不同的密度,密度是指单位体积材料的重量,钢的密度是
7.8(克/立方公厘),钛合金是4.5 (克/立方公厘),铝合金是2.75 (克/立方公厘)
,比起这些,碳纤维复合材料的密度只有1.45 (克/立方公厘)。
金属会有疲劳的现象。在骑行时间足够长或者负载足够重的情况下,车架最终
会产生裂缝,从而导致骑行中造成事故。所以请仔细阅读下面关于金属疲劳的内
容:假设说您撞到了路边、壕沟、岩石、汽车、其他的骑车者、或其他任何东西,
只要是您的速度高于平时快走的速度,您的身体会由于惯性继续向前运动,甚至可
能会将您从车头上方抛出。当然,车架、前叉和其他零件所受到的损坏跟您的身体
是完全不同。
冲撞时,您的金属车架会有什么样的损坏呢?这取决于很多复杂的因素,这就
是为什么车架的防撞性能不能作为设计标准的原因。所以,如果冲撞力太大的话,
车架或者前叉就会产生弯曲或者折断。如果车子是钢的,钢质前叉遇到撞击时可能
会严重变形,而车架却不会有损坏。铝合金要比钢材韧性差,前叉和车架都可能会
弯曲甚至折断。严重的撞击会导致车架上管断裂,下管弯曲或断裂,整个车架头管
和前叉部分会脱离车架主三角。
当金属材料的自行车受到撞击时,您通常都会看到以上弯曲、变形或者断裂的
情况。
现在通常车架都是使用金属材料,前叉使用碳纤维复合材料。请参阅本手册B
部分。有了金属的延展性和碳纤维材料的硬度,当受到撞击时,金属材质的车架会
有弯曲或者折扭,而碳纤维材料的前叉却不会。在一定的冲击力范围内,即使车架
损坏,但前叉仍然完好无损。但如果超出某个范围,碳纤维前叉则会完全断裂。
金属疲劳的原因
我们都知道没有任何一种材料是可以永远使用的,使用时间越长就会越难用,
并且越是在恶劣的条件下使用,寿命就会越短。
疲劳是一个名词,是指在某一部分因为重复受力而产生的累积损坏。一般受到
足够大的力才会产生疲劳损坏。举一个简单的经常使用的例子:反复折一个夹子,
多次之后就会在折痕处破裂。这个简单的例子告诉您金属疲劳跟时间和年份没有关
系,一直停在车库里面的自行车不会有金属疲劳的现象,只有您经常使用它才会产
生疲劳现象。
那么我们谈论的是什么样的"损坏"呢?在显微水平下,断裂是产生在高受力
的部分,在自行车重复受力的时候,裂缝就已经逐步产生了。严重的时候,我们可
以用肉眼看到裂缝。最终裂缝会大到车架不能再承载的负荷。这时就已经是完全损
坏了。
人们可以设计一个足够强壮以至于几乎可以终生使用的零件,但是这需要很大
量的材料同时也会增重很多。任何符合轻量而又保证强度的结构疲劳寿命都是有限
的,飞机、竞赛用的汽车、摩托车等使用的所有配件都有使用寿命限制。如果您想
要一个可以永久使用的自行车,那他的重量将会比目前市场上所有自行车的重量重
很多,所以我们必须做一定的取舍,那就是在追求轻量和高性能的同时,需要经常
检查我们的单车。
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