看板bicycle
: 那請問一下這種材質(6013)目前的安全度和強度如何？
: 因為我之前雖然騎過幾輛單車，
: 但是對於車架材質沒有太大的研究，
: 很怕說管壁一碰撞就整個凹陷下去。
孩子沒娘說來話長，我剛開始也覺得材質是關鍵，後來才知道
一個車架的強度不只是材質的問題
Orz
呃～野人獻曝分享一下我的所知（底下強度跟剛性這兩個名詞搞不好我又會弄混@
[email protected]）
複合材料先不管，金屬車架，是由金屬管構成的，金屬管本身有個管徑，管壁
有的比較厚、有的比較薄，還有雙抽處理的管壁（兩端厚中間薄）
鋁合金系列除了鑄造系（A開頭）之外，其他從1開頭到7開頭的都是鍛造系，也
就是可以用外力鍛造形狀的，用在腳踏車架的管子上就是「抽」
「抽」應該說是「擠」，就是透過模具讓鋁合金管的管壁變薄，如下圖
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感覺滿有魄力的圖 XD
中間綠色的是模具，紅色的是鋁合金管。鋁合金管先經過熱加工，然後用模具去「擠」
同時管子外面也有個模具維持管型，這樣會越抽越薄越長，如果外面套的模具比較大
也可以抽出管徑大管壁薄的管子來。抽完之後再冷加工。
為什麼要「抽」？
這就跟單車車架的設計有關係了，一般單車的設計就是希望在強度跟重量間取得一個
平衡。相同管徑下，越薄的越輕，越厚的剛性越好。相同管壁厚度下，管徑越大的剛
性越好........
......的意思不是我說不出話來了，而是這中間有很多不能兩全其美（輕跟強）的因素
要考量，要看設計師的設計理念
比方有設計師想要用粗下管來增加強度，但又希望輕。他會經過計算跟實測弄一根管徑粗
管壁薄的下管，但這根下管如果管壁太薄，那強度就有問題了，太厚又太重
另外車架不是只有管子的問題，管子還要焊接起來，接點的部分在整個結構上需要更
好的強度，所以有另外一種抽管的方式叫做「雙抽」，如下圖
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也就是由管子的中間往兩端抽，這樣兩端厚中間薄，厚的部分剛好拿來當接點
同樣的，要多厚要多薄，也是看車架設計的需要，像是焊接的方式啦？用不用LUG
？是侵入式焊接還是另外加補強片？還是用液壓成形？
這些種種種種的考量，還必須要考慮材質本身的特性
鋁合金看編號就是一頭霧水，6015,6013,7015啥小的，這個是美國鋁業協會〈Aluminium
Association〉的合金編號方式，是四位數字，由左至右
第一位數字，代表這個合金的主要合金
純鋁 1000系 ┐
鋁錳系合金 3000系 非熱處理合金
鋁矽系合金 4000系
鋁鎂系合金 5000系 ┘
鋁銅鎂系合金 2000系 ┐
鋁鎂矽系合金 6000系 熱處理合金
鋁鋅鎂系合金 7000系 ┘
第二位數字，代表純度或微量添加元素（用來表示修改特性）
0表示原來合金，無添加修改
1表示第一次修改
2表示第二次修改
第三位與第四位數字表示不同化學成分之合金識別，除了1000系（1系的三四位數用來
純度）
大致上各個系列的鋁合金是因應不同需求在合金歷史上逐漸被開發出來的，比方說最早
被開發的1050，是用來作電線的，當時（1908年）為了鋪設高壓電塔的電線，如果用銅
，重量會太重。現在1015還是用在配線上。
再來是2系，2系的始祖2024在二次大戰前被發明，大戰期間用來作螺旋槳飛機的機身機
翼用的到現在波音客機都還在用2系鋁合金，不過已經是第三代的2024A
6系跟2系被發展出來的時間差不多，主要還是大戰的考量，6系在熱加工的時候可以作出
比較複雜的形狀
其他系的鋁合金也多半為了各種不同的用途被開發出來，跟合金本身高低檔沒什麼關係
一般有時候會被車店老闆拿出來唬爛的7075，並不是什麼「最高檔的鋁合金」，主要是
時勢造英雄。7075這個合金1944年被創造，但大戰沒多久就結束了..囧，就被丟到一邊
去
大戰後大約十年，由於噴射與火箭引擎的發展，人類開始肖想太空跟遠程飛彈，現有慣
用的2系鋁合金在強度上沒辦法承受大引擎的拉扯，所以在1955年又把7075拿出來確定
特性，也由於7075常常用來上太空，所以有人叫這種合金叫「航太鋁合金」
好回到腳踏車，事實上沒有專門為腳踏車設計的鋁合金，因為腳踏車沒有參與世界大戰
跟太空競賽，所以腳踏車只能撿人家弄出來的現成鋁合金來用
一般用來作腳踏車的鋁合金包括了
2系 （書上寫早期的某些車架好像會用2024A，標榜飛機合金）
5系 （5系抗腐蝕的能力很強，硬度中等，容易擠出各種形狀）
6系 （容易抽擠，可以搞出很薄的管壁，容易焊接，強度中等）
7系 （超強度）
以上合金沒有什麼數字高就一定好的道理，要看你怎麼設計，還有你的工法到達什麼
程度
比方說你想用7075，也要看你的機具跟技術能不能順利擠形跟焊接。如果沒辦法最後
搞出很重的7075車架也是沒什麼競爭力。如果6系可以抽出夠用的強度跟更輕的重量
，那兩個車架一比較，就有高下之分了。
但這又跟車架的用途有關，公路車、下坡車、林道車、攀岩車等等的要求都不一樣
某些用途不是很在乎重量，只要強就好，這個扯來扯去真是沒完沒了 ╮(╯_╰)╭
如果把管子的成形能力加上材質的特性綜合來看，就有很多組合了
抽到同樣厚薄的管子，7系強度好，但需要更高的技術（也就是預算資源的投入）
但通常是6系可以抽更薄，重量上就佔優勢了。如果需要搞出奇形怪狀的管形（什麼
梅花管、三角管、星形管、六角管），那7系搞不好就作不到（我說搞不好的意思是
我並不確定現在技術到什麼境界XD）
最後，車架不是只有管徑管型跟材質這個簡單，還有焊接點的處理方式，各種處理
方式都有優劣，另外談到焊接，就有施工能力的問題了，同樣平焊，有人銲得好有人
隨便搞一搞。焊接事前的表面處理、焊劑焊藥的劑量、焊接的過程、退火、研磨等等
都會影響到車架的牢固、耐用、騎感等等
最最後，車架還有幾何的問題，頭管角、座管角、後下叉角、後叉長、前叉偏移量
批哩啪啦一大堆，牽一髮動全身，這些都會影響到車架的牢固、耐用、騎感等等
幾何再加上管徑、材質、焊接等等，可以搞出無數的變化 (￣□￣|||)a
比方座管角越大會越容易使出神的爆發力！但座管角變大，立管長度不變的狀況下
，上管就會變長，下管也會變長，越長的管子側面的強度越差，可能就要加厚管壁
，這樣會變重，所以可能要把管徑減小一點批哩啪啦問題一大堆
所以一個好的設計不單是車架幾何的問題，要考慮的環節很多，而且要從設計源起
也就是用途來看，還有廠牌本身的設計理念等等都不同
簡單說
車架是一個整體，材質是一部份，不過不是全部
從耐用度來看，7075也可以搞到你騎三天就壞掉（就把管壁搞到不可思議的薄，隨便
焊一下），6013也可以搞到騎不壞（就整根實心管，車架重十公斤XD）
另外要強調
鋁合金不是數字越高的越高檔
這是我這陣子閱讀資料的心得，錯誤也許不少（囧），就供大家參考一下
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◆ From: 61.62.87.217
※ 批踢踢實業坊(ptt.cc)※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/bicycle/M.1179132284.A.DF7.html
推 Doka0802:這一篇文章值 546 銀 超讚的文章XDDD 05/14 16:47
推 BlueTaiwan:專業的大O~~ 05/14 16:47
推 HITACHI:好文必推 看單車板長知識orz 05/14 16:52
推 forcewalker:那有人可以說說Giant與ALCOA之間的愛恨情仇嗎？ 05/14 16:59
推 IOUPTT:抽跟擠不同喔 不過我也看不出圖到底是啥 如果單車應該是抽 05/14 17:02
推 tommars:>//////< 05/14 17:04
推 ohmylife:就Butted啊，我不是說「擠型」的那個「擠」 05/14 17:06
推 u941812:看來你真的沒把強度和剛性分清楚耶...到後來不知道在說啥 05/14 17:37
→ u941812:並不是剛性較低的東西就強度較差 你整個全混在一起了 05/14 17:39
推 ohmylife:沒錯我完全分不清楚.....Orz 05/14 17:42
→ u941812:我覺得不確定正確性的東西就不要貼出來 05/14 17:43
→ u941812:單車界似是而非的觀念已經夠多 05/14 17:44
推 ohmylife:那不就大家不用寫文章了 XD 05/14 17:44
→ ohmylife:互相討論訂正一下嘛 05/14 17:45
→ ohmylife:鋁合金那段我確定是對的 05/14 17:45
推 deadkid:7075合金很少用在車架上吧... 05/14 17:52
→ deadkid:主要還是用在車手龍頭為多 05/14 17:53
推 hlpascer:7075加工不容易 05/14 18:00
推 ohmylife:7系應該是7005用在車架上比較多 05/14 18:03
推 thuhao:賊安特有車的車架是7系列的嗎? 05/14 18:37
推 suntimes:可以請u大講解一下嗎，眾家紛云越看越糊塗了: P 05/14 18:42
→ u941812:剛性是指受力和變形的關係，強度是指材料破壞的極限 05/14 18:54
→ u941812:大略上是這樣 再細論下去我大概就要破功了 05/14 18:55
→ u941812:人知道什麼是錯的並不代表他了解什麼是對的 05/14 18:58
推 odintoby:基本上是對的...XD 樓上說的剛性是E,強度是σ 05/14 19:09
→ odintoby:然後這種問題已經討論過好幾遍了...大家就開心騎車就好 05/14 19:10
→ odintoby:btw...擠是extrusion...(離題XD) 05/14 19:10
推 lessert:原po感覺是機械系出生的@@ 05/14 19:47
推 adolfo:有看有推啦真是太棒了 很多疑問豁然開朗 05/14 19:58
推 bunyham:幹!(原諒我這麼直) 這篇真的太屌了.. 我的筆記本都抄滿了 05/14 20:21
→ deadkid:那個剛性是期望值 強度是標準差的比喻真好 05/14 21:13
→ deadkid:不過強度比喻成VaR或者單日最高損失好像更恰當點XD 05/14 21:13
→ deadkid:另外 賊安特的車架應該沒有7系列的 Aluxx都是6系列 05/14 21:17
→ deadkid:Aluxx SL就是Cu92了 05/14 21:17
推 yuhongpan:雙抽如果是如原po圖所畫的那模具要怎麼塞進去，拿出來? 05/14 21:41
推 ohmylife:雙抽的模具我也沒看過 XD 05/14 21:43
推 yuhongpan:我猜模具應該是在外面，裡面中出高壓液體之類? 05/14 22:04
推 deadkid:團長你也沒看過喔@[email protected] 05/14 22:16
推 b750919:一定要推!!!那請問我看過一些號稱"三抽"的車架是...? 05/14 22:52
推 ss923:專業呀 05/15 01:32
推 dpsl:推一個~~~ 05/15 14:06
推 BoulderDance:推 05/20 02:07
推 Bernie520:好文 06/17 17:31