ท่อไทเทเนียมเกรด 9 Ti-3Al-2.5V สำหรับเฟรมจักรยาน ไร้รอยต่อ

เหตุใดจึงเลือกไทเทเนียมเกรด 9 สำหรับท่อจักรยาน

ไทเทเนียมเกรด 9 (Ti-3Al-2.5V, UNS R56320) เป็นวัสดุอ้างอิงสำหรับเฟรมจักรยานโลหะคุณภาพสูง-มานานหลายทศวรรษ เหตุผลก็คือความสมดุลที่ไม่มีโลหะที่เชื่อมง่ายอื่นๆ ให้น้ำหนักเท่ากัน: ความหนาแน่นประมาณ 4.48 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร, ความต้านทานแรงดึงที่อุณหภูมิห้องขั้นต่ำ 620 MPa, ขีดจำกัดความเมื่อยล้าที่สูงเมื่อเทียบกับน้ำหนักของมัน และความสามารถในการขึ้นรูปเย็นเพียงพอที่จะดึงเข้าไปในท่อที่มีก้นบาง โลหะผสมเป็นเกรดไทเทเนียมใกล้อัลฟ่าที่ช่วยรักษาภูมิคุ้มกันการกัดกร่อนของไทเทเนียมที่ไม่มีการเจือ ดังนั้นเฟรมเปลือยไม่จำเป็นต้องทาสีเพื่อให้ทนต่อเกลือและเหงื่อบนท้องถนน

การออกแบบเฟรมใช้ประโยชน์จากวัสดุมากกว่าการต่อสู้กับมัน เนื่องจากไททาเนียมมีความแข็งประมาณครึ่งหนึ่งของเหล็กที่ผนังที่คล้ายกัน นักออกแบบจึงใช้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่าและผนังที่บางกว่าเพื่อฟื้นคืนความโค้งงอและความแข็งของแรงบิด ในขณะเดียวกันก็ทำให้เฟรมมีน้ำหนักเบา เกรด 9 ทนทานต่อรูปทรงของผนังบาง-นั้นได้ดีกว่าเกรดไทเทเนียมที่มีความแข็งแรงสูงกว่า- เพราะสามารถดึงขึ้นรูปเย็นและขึ้นรูปได้โดยไม่แตกร้าว

ข้อมูลโลหะผสมและเรขาคณิตของท่อ

ท่อมีจำหน่ายทั้งแบบท่อไร้ตะเข็บตรงหรือแบบเชื่อม-และ-ท่อดึง เป็นรูปทรงกลม วงรี - รูปทรงอากาศ หรือทรงเพชร ท่อกลมยังคงเป็นเกณฑ์มาตรฐานด้านความแข็งแรงต่อกรัม ในขณะที่ใช้โปรไฟล์ที่มีรูปทรงในกรณีที่นักออกแบบต้องการปรับแต่งความแข็งด้านข้างหรือปรับปรุงการยึดเกาะในข้อต่อท่อ

การออกแบบผนังแบบ Butted และ Tapered

ท่อเกจตรงธรรมดา-เป็นผลิตภัณฑ์ที่ง่ายที่สุด แต่เฟรมประสิทธิภาพส่วนใหญ่ใช้ท่อแบบมีก้นซึ่งมีผนังหนากว่าที่ปลายทั้งสองข้างและตรงกลางบางกว่า ปลายที่หนาจะนำพาความร้อนจากการเชื่อม-โซนที่ได้รับผลกระทบและโมเมนต์การดัดงอที่ข้อต่อ ในขณะที่จุดศูนย์กลางแบบบางจะช่วยลดมวลที่มีความเครียดน้อยที่สุด รูปทรงก้นกบ-ทั่วไปสำหรับท่อบนคือ 0.9 มม. ที่ปลายแต่ละด้านและ 0.7 มม. ที่ตรงกลาง โดยมีเทเปอร์เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก-เล็กน้อย ท่อที่มีก้นสาม-เพิ่มขั้นตอนที่สองเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงเป็นไปอย่างค่อยเป็นค่อยไป และความเข้มข้นของความเครียดที่การเปลี่ยนแปลงของผนังลดลง ผู้ซื้อควรระบุความหนาส่วนปลาย ความหนาตรงกลาง และความยาวการเปลี่ยนแยกกัน เนื่องจากตัวเลขทั้งสามนี้กำหนดทั้งน้ำหนักและอายุความล้าของเฟรม

การเชื่อมและโพสต์-การทำความสะอาดรอยเชื่อมสำหรับผู้สร้างเฟรม

ท่อเกรด 9 เชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมอาร์คทังสเตนด้วยแก๊ส โดยปกติจะไม่มีสารตัวเติมบนข้อต่อที่ยึดผนังบาง- หรือใช้ตัวเติม ERTi-9 ที่ต้องอุดช่องว่างเล็กๆ ไทเทเนียมไม่สามารถเชื่อมในอากาศได้ สระหลอมเหลวและโลหะร้อนที่อยู่ด้านหลังจะดูดซับออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน ส่งผลให้ข้อต่อสูญเสียความเหนียว กฎการปฏิบัติคือ:

ล้างด้านในของท่อและป้องกันด้านนอกด้วยอาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูง- อย่าเชื่อมจนกว่าการล้างจะทำให้ออกซิเจนลดลง

รักษาอินพุตความร้อนให้ต่ำ ใช้เลนส์แก๊ส และปล่อยให้การเชื่อมแต่ละอันเย็นลงก่อนการเชื่อมครั้งต่อไป เพื่อไม่ให้เฟรมเกิดความร้อน

เล็งไปที่ลูกปัดสีเงินสว่าง สีทองหรือสีฟางเป็นที่ยอมรับในร้านค้าบางแห่ง แต่สีน้ำเงินหรือสีเทาบ่งบอกถึงการปนเปื้อน และควรตัดออกแล้ว-เชื่อมใหม่

กำจัดสีความร้อนออกทางเคมีหรือทางกลหลังการเชื่อม เนื่องจากชั้นสีจะเปราะและเป็นบริเวณที่มักเกิดรอยแตกร้าวจากความล้า

หากข้อต่อต้องได้รับการบรรเทาความเครียดสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง ให้ใช้เตาสุญญากาศหรือเตาบรรยากาศเฉื่อย{0}}ที่มีการควบคุมที่อุณหภูมิปานกลางแทนที่จะใช้คบเพลิง

ความเหนื่อยล้า คุณภาพการขับขี่ และความทนทาน

ความล้มเหลวของเฟรมเมื่อเกิดขึ้น มักจะเกิดจากความล้มเหลวจากความล้าที่รอยเชื่อม ไม่ใช่ความล้มเหลวที่เกินพิกัดในตัวท่อ ความต้านทานความล้าของไทเทเนียมนั้นดี แต่-โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและส่วนเชื่อมเป็นจุดอ่อน ดังนั้นคุณภาพการเชื่อม -การสวมปลายท่อ-ขึ้นและหลัง-ความสะอาดของรอยเชื่อมจึงมีอิทธิพลเหนืออายุการใช้งาน ในด้านการขับขี่ ค่ามอดุลัสที่ต่ำของไทเทเนียมทำให้เฟรมช่วยลดการสั่นสะเทือนของถนนได้อย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับเหล็กหรืออะลูมิเนียม และภูมิคุ้มกันต่อการกัดกร่อนหมายความว่าเฟรมจะไม่เสื่อมสภาพจากด้านในเหมือนโครงเหล็กที่ทาสีแล้ว รอยขีดข่วนยังคงเป็นความสวยงามเนื่องจากฟิล์มพาสซีฟออกไซด์จะปฏิรูปทันทีบนพื้นผิวที่เปิดโล่ง

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อย

เกรด 9 ไม่ใช่วัสดุเฟรมไทเทเนียมที่แข็งแกร่งที่สุด เกรด 5 (Ti-6Al-4V) มีความแข็งแรงกว่าแต่ยากกว่ามากในการดึงเย็นเป็นท่อที่มีก้นบางและเชื่อมในร้านเล็กๆ

การชุบอโนไดซ์และการลงสีถือเป็นการตกแต่งที่สวยงาม พวกเขาไม่ได้ช่วยปรับปรุงอายุความเมื่อยล้าของเฟรม

ทินเนอร์ไม่ได้ดีขึ้นโดยอัตโนมัติ ผนังบริเวณกึ่งกลางด้านล่างประมาณ 0.5 มม. ความต้านทานการบุ๋มและการโก่งงอลดลงอย่างรวดเร็ว

ท่อเกรด 9 ไม่สามารถเปลี่ยนได้กับท่อเกรด 2 บริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งการออกแบบต้องอาศัยความแข็งแรงของผลผลิตที่สูงกว่า

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ทำไมเกรด 9 ถึงใช้กับท่อจักรยานแทนเกรด 5
เกรด 9 ผสมผสานความแข็งแรงที่เพียงพอเข้ากับความสามารถในการขึ้นรูปเย็นและการเชื่อมได้ดีเยี่ยม ซึ่งช่วยให้ดึงและเชื่อมท่อที่มีก้นบางได้อย่างน่าเชื่อถือ

ถาม: Butted Tubing ช่วยลดน้ำหนักของเฟรมได้เท่าไหร่?
การประหยัดขึ้นอยู่กับโปรไฟล์ แต่โดยทั่วไปแล้วชุดที่มีก้นคู่-จะกำจัดมวลท่อได้ 15-25% เมื่อเทียบกับท่อแบบเกจตรงที่มีความหนาปลายเท่ากัน

ถาม: โครงเกรด 9 สามารถเชื่อมที่บ้านได้หรือไม่?
สามารถเชื่อมด้วย TIG ได้ แต่การไล่อาร์กอนทั้งหมด การป้อนความร้อนต่ำ และ-การขจัดสีอ่อนหลังการเชื่อมเป็นสิ่งจำเป็น หากไม่มีพวกมันข้อต่อก็จะเปราะ

ถาม: เฟรมไทเทเนียมจำเป็นต้องทำสีหรือไม่?
ไม่ ฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ช่วยปกป้องโลหะ ดังนั้นสีจึงเป็นทางเลือกที่สวยงามมากกว่าข้อกำหนดในการกัดกร่อน

ถาม: ท่อบนจักรยานโดยทั่วไปมีความหนาของผนังเท่าใด
ท่อด้านบนแบบมีก้นสองชั้นโดยทั่วไปจะมีขนาด 0.9 มม. ที่ปลายและ 0.7 มม. ที่ตรงกลาง โดยโปรไฟล์ที่แน่นอนจะกำหนดโดยผู้ออกแบบ

ถาม: เฟรมจักรยานไทเทเนียมมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน?
อายุการใช้งานของความล้านั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพการเชื่อมและการฟิตติ้ง-มากกว่าตัวท่อเอง โครงที่สร้างขึ้นมาอย่างดี-ซึ่งหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนระหว่างการเชื่อมมีอายุการใช้งานยาวนานมาก