认识自行车车架——铝合金篇 - 骑行天下 - 8264户外手机版

对于车友们经常提起的自行车车架，以及经常提起、软、硬、刚性、重量不足……等词，相比不是大多数人能感受到的。因为大多数车友不是专业队员、不是材料专家。更不能经常换车骑，但是多数人会比较迷惑，同样都是车架，为什么有的价值几百元，有的价值几千元，甚至过万，除了品牌因素外还有哪些因素在里面？

制作自行车的管材，通常由铝合金、钢、钛、碳纤四种主材料构成，常见的是以铝合金材料和钢合金两种材质。这里需要注意的是，纯铝和纯钢是不适合制作车架的，因为硬度太软，通常制作车架的铝和钢都是我们称的合金材料，碳纤作为一种轻量化的材料也越来越多被专业运动员所选择。国际自行车联盟规定，车手的赛车自重不得轻于6.8公斤，所以使用碳纤维控制在红线以上可以最大程度降低单车重量。而钛因为制作工艺复杂、焊接难度大，并不是首选材质。但是随着单车运动的普及，钛也逐渐被接受。

作为用途最广、最大众的铝合金，依然是车友的第一选择，因此这里对铝合金的进行一些介绍。

铝合金的分类和应用领域通常按照数字进行划分，从1系到9系共有9个系别，命名以四个字的阿拉伯数字命名，例如1系中的1050，以及车友中经常提及的到6061，从材料上来讲，每个系别有不同的用途。1系为纯铝，铝含量为99%以上，因为不含其它材料，当然价格也是便宜的。2系的铝合金加入了3%-5%铜，相对于1系硬度提高，并且有一定的延展度，常用于航空等，在飞机蒙皮上使用的材料就有2系铝使用，而3系铝合金则加入了少含量的锰，有很好的成形性能，经常用于加工食品管槽，大型储藏罐等。4系铝合金添加了硅元素，增加了耐热性，可用于热量密集处，如火花塞部位等。从5系开始，铝合金加入了3%-5%镁材料，硬度有大规模的提高，延展度也高，常用于做版型材料，在我国，5系的铝合金也用途最多，加工工艺也最为成熟。

到铝合金6系，既然加入了硅，又加入了镁这两种元素，既提高了硬度。是一种很好的锻造产品，而车友中常说的6061铝合金金，就是6系里面的典型产品，强度好，抗腐蚀性强。而7系铝合金，比如 7075铝合金，则是添加了金属锌，镁。属于超硬合金，耐磨性也进一步增强，但是目前7系铝合金我国工艺不是很成熟，大多依赖进口。

8系、9系，则比较少见，8系主要是一些常用的铝箔、9系在国际上为备用领域。

因此可以知道，常用的自行车车架主要铝合金由6系、7系构成，而5系也会在少量零部件上使用。

铝合金在加工过程中，要制作成管材，不同管材的微量元素的含量并非一个国际标准，在生产工艺上、锻造工艺上，合金比例上，热处理上，各个品牌商都有自己的绝招在里面，并非一成不变的。这里举一个单车之外的例子，军事迷们都知道日本零式战斗机是一个比较优秀的战斗机，在二战初期，几乎没有对手。零式战斗机之所以能够成功，一个关键因素就是日本住友金属工业公司发明了一种超硬的合金铝，当时称50风金属，该铝合金强度甚至超过了钢，所使用的就是7075铝合金。因为有了这种金属，零式设计时设计时候大胆采用了很细的框架，并且敢于钻孔减重，铆钉尺寸也非常小，在能保证战机强度的情况下大大减轻了飞机重量。这样也就速度更加快和更加灵活。在二战初期，零式是几乎是无敌的。当然如果没有住友金属公司发明的这种铝合金，零式是根本生产不出来的。由此可见，同样是铝合金材料，加工工艺、以及微量元素的多少以及锻造、热处理工艺都是各个工厂的秘方，就像可口可乐神秘秘方一样，普通人永远不会知道。

（图片：零式战斗机，因采用了一种超硬铝合金金属材料，在二战初期，几乎没有对手）

我们通常购买的成品车或者DIY车架多数是由6061铝合金和7005铝合金做成的，而7050铝合金是无法进行焊接的，常用语一些牙盘、变速器等地方的制造，部分车架制造商会在车架上写明车架采用何种型材

（图为Mosso品牌7005型材制造的车架，显著位置标有，7005字样）

接上篇

（闪电M5车架）

图为闪电M5车架，在车架五通处，标明车架使用了锌、硅、镁、铜、铝5不同的元素在里面。因此，闪电的车架价格也比较贵，也是中高端车架的代表作之一。

管材处理技术：

从上面知道，车架的型材无非大多数6系中的6001或者7系中的7005，在排除各个厂商的神秘配方以及加工工艺外，那么为什么同样的材料的车架为什么价格会有差别，同样适用一个材质的车架为什么重量也有很大的差别。答案就是管材的二次处理和焊接处理。

我们通常所称的车架很轻，这个轻不是由铝合金材质决定的，轻的前提是要保证强度的情况下尽可能的减轻重量。车架上常用的一种工艺是抽管，抽管是一种工艺手段，在不影响强度前提下，让管壁变薄，减轻重量，通常所谓的“两抽、三抽”就是让一个管内有不同厚度、通过抽管可以让车架达到二段或者三段不同厚度。使用一些中高端车架的朋友，可以观察下自己的车架，以TFS车架为例，用手指弹上管、下管、立管，三个地方的响声是不同的。下管和立管声音很脆，而上管声音相对较闷。三角形稳定原理决定了在不受力的地方可以用更薄的管材，在受力的地方应该加强。

液压成形技术：

抽管在一方面减轻了车架的重量，但是同样强度也有所下降，因此为了提高车架强度，现在大部分车架都会使用液压成形这一技术，让圆形的管材改变原有形状，因为金属铝的延展度较差。因此，液压成形这项技术在铝合金管材上使用最为恰巧不过了。通过液压成形，让圆管成为异型管，制造出蛋形、类三角形等异型管都可以增强车架的强度，一些中高端的车架上经常会用到液压成形。在后叉、下管上最为经常见到。

因此，车友称之为的车架很硬、骑起来很硬朗、甚至过弯时有减震效果多半是由于抽管、热处理、和液压成形这三个主要技术以及其他规格的技术决定的。

图为美利达HFS车架，如果有美利达TFS或者HFS车架的朋友，可以分别用手指敲一下车架上管、下管、中管，听一下声音。

车架的焊接处理

对于铝合金来讲，焊接处理通常为氩弧焊，因为焊接出来的接缝出类似于鱼鳞，一个比较好的氩弧焊是一个焊点仅仅压着另一个焊点，焊点均匀是氩弧焊的一个外观标准。对于铝合金焊接，在处理上通常有一个难度，就是金属铝遇到氧气很容易氧化，很容易形成氧化铝，为焊接带来很大的困难，很容易产生焊渣，在焊接中产生气泡，生成气孔。因此在焊接中必须去除这层氧化铝，所以焊接的好坏是决定车架是否成为安全技术唯一指标。氩弧焊正是利用氦气和氦氮混合气体在焊接的时候对焊点做到保护，去除氧气达到焊接的目的。至于一些TIG焊法、铜焊，通常用于钢架、钛架焊接，这一点会在以后进行说明。对新出现的一种焊接模式叫做”平焊“，在车架上看不到焊接的痕迹，其实这并不是一种焊接方式，依然采用的是氩弧焊，只不过在焊接后对焊缝进行了打磨处理，让焊缝看起来更为平滑，符合审美观，当然还必须是在保证安全的前提下。这里也提醒下车友们不要采购一些看起来没有牌子、价格很便宜的车架，因为焊接是决定车架的重要因素，一些知名工厂会有良好的QA、QC进行把控，甚至使用X光机对焊接地方进行检测，看焊接过程中是会否出现气泡、出现虚焊等形成鱼鳞状而一些不知名的牌子、价格很便宜的车架多是些三无产品或者是一些假冒伪劣产品。在使用过程汇中很可能会出现意外事故。

（铝合金氩弧焊局部图，类似于鱼鳞，也被称为鱼鳞焊）