Товарните велосипеди са създадени за полезни цели - превозване на деца, хранителни стоки, инструменти или товари - и се нуждаят от рамки, които да издържат на тежки натоварвания ден след ден. Изборът на правилния материал на рамката влияе върху теглото, здравината, издръжливостта и дори върху начина на управление на товарния велосипед. В производството на велосипеди се използват няколко материала, включително стомана, алуминий, въглеродни влакна и титан. Тази статия обяснява защо Алуминий 6061-T6 се откроява като оптимален избор за рамка за товарен велосипедs. Ще сравним алуминия 6061-T6 с хромолитова стомана, въглеродни влакна и титан, като използваме ясен език, за да покрием ключови понятия като граница на провлачане, устойчивост на умора, устойчивост на корозия и възможност за производство. Целта е балансирано обяснение - около 70% удобна за потребителите дискусия и 30% техническа проницателност - така че както обикновените шофьори, така и технически грамотните читатели да могат да разберат предимствата. (За общо въведение в товарните велосипеди и техните характеристики вижте ръководството на Regen "Какво е товарен велосипед" за фон.)

Общи материали за рамката на товарния велосипед

Преди да се спрем на алуминия 6061-T6, нека разгледаме накратко основните материали, използвани за рамки за товарни велосипеди, и какво предлагат те:

Хромолирана стомана (легирана стомана)

Стомана е класически избор за велосипеди вече повече от век. Повечето висококачествени стомани за велосипеди са Хромоли (хром-молибденова легирана стомана, напр. 4130). Стоманата е известна със своята здравина и издръжливост и често осигурява плавно шофиране, тъй като материалът може леко да се огъва и да абсорбира вибрациите на пътя . За велосипеди с дълга опашка или тежки товарни велосипеди еластичността и здравината на стоманата я правят популярен претендент . Предимство на стоманата е, че ако рамката се напука или огъне, тя често може да бъде поправена чрез заваряване или спояване, което е полезно за употреба при тежки условия или в отдалечени райони . Стоманените рамки за велосипеди могат да издържат буквално десетилетия, ако се полагат грижи за тях. Въпреки това, стоманата е по-тежък в сравнение с други материали - приблизително 2,5 до 3 пъти по-плътна от алуминия. Стоманена рамка за товарен велосипед, изработена със същата здравина като алуминиева рамка, обикновено тежи повече. Стоманата също така може да ръждяса, ако боята ѝ се напука или ако е изложена на влага с течение на времето. Във влажен климат или при зимни условия на пътна сол стоманените рамки изискват внимателна поддръжка или покрития, за да се предотврати корозията . Съвременните хромолитни стоманени рамки намаляват теглото си с помощта на сплеснати тръби (по-тънки в средата, по-дебели в краищата), за да се спести маса, без да се жертва здравината . Все пак теглото на стоманата и податливостта ѝ на ръжда са недостатъци за товарни велосипеди, които могат да бъдат оставени на открито или често използвани в дъжд.

Алуминий 6061-T6 (и други сплави)

Алуминий се превърна в основен двигател на съвременната велосипедна индустрия, включително товарните велосипеди. Всъщност алуминият 6061-T6 е най-разпространеният материал, използван днес за рамки на велосипеди . Рамките от алуминиеви сплави набраха популярност, защото са лек (около една трета от плътността на стоманата) и устойчив на ръжда. Алуминиевата рамка 6061 може да бъде направена много по-лека от стоманената, без да се прави компромис със здравината, което е голямо предимство при товарен велосипед, който може да тежи 25-40 кг преди товара. Алуминият не ръждясва - той естествено образува тънък оксиден слой, който го предпазва от по-нататъшна корозия. Това прави алуминиевите рамки идеални за влажен или дъждовен климат и за зимни условия, при които стоманата може да пострада; както отбелязва едно ръководство за индустрията, "Ако живеете във влажен климат, алуминият може да е по-добрият избор." . Товарните велосипеди често се използват на открито, така че алуминиевата рамка може да означава по-малко притеснения за корозия на рамката с течение на времето.

Regen 02 Електрически товарен велосипед

Търсите компактен, персонализируем преден товарач за вашата марка?

TÜV тестван чрез минали персонализирани проекти. Публично достъпен модел – конфигурируем, доказан и готов за мащабиране.

Научете повече

Състав на алуминиевата сплав 6061 по маса:

Алуминиевите рамки са известни и с това, че са твърд и отзивчив. На практика това означава, че товарният велосипед с алуминиева рамка няма да се огъва толкова много при натоварване, което може да помогне за стабилното управление при превоз на тежки товари. Тази твърдост обаче може да доведе до по-тежко каране по неравни пътища в сравнение със стоманената рамка. Алуминият като материал има по-ниска способност да потиска вибрациите - стоманата поглъща вибрациите до 100 пъти по-добре от алуминия - така че малките неравности могат да се усещат по-силно при алуминиева рамка. Производителите се справят с този проблем, като проектират рамката (форма на тръбите, дебелина на стените) и използват вилки с окачване или широки гуми при товарните велосипеди, за да подобрят комфорта. Компромисът с по-малкото тегло на алуминия е, че може да се усеща по-твърд.

Струва си да се отбележи, че има и други алуминиеви сплави като 7005, които също се използват за велосипеди. Алуминият 7005-T6 е малко по-здрав от 6061-T6 (поради добавения цинк), но е малко по-тежък и по-скъп. Много производители на товарни велосипеди се придържат към 6061-T6, тъй като той предлага отличен баланс между здравина, тегло, цена и лекота на изработка . В следващия раздел ще разгледаме по-задълбочено свойствата на 6061-T6, тъй като това е нашият фокус за "най-добър материал".

Въглеродни влакна

Въглеродни влакна е високоефективен материал за рамки, който се използва предимно при състезателни велосипеди или велосипеди от висок клас. Това е напълно различен вид материал - не е метал, а композит от въглеродни влакна, вградени в смола. Рамките от въглеродни влакна се ценят заради това, че са изключително лек и предлага много високо съотношение между здравина и тегло. Те могат да бъдат проектирани така, че да абсорбират добре вибрациите и да осигуряват плавно пътуване, като ориентират слоевете влакна така, че да потискат ударите. Теоретично от карбон може да се направи много лека рамка за товарен велосипед. Въпреки това въглеродните влакна имат някои сериозни ограничения за товарни велосипеди: те са скъпи и са по-малко издръжливи, когато става въпрос за удари или груба употреба. Карбоновата рамка може да бъде много здрава при нормално каране, но ако се напука при катастрофа или при пробиване в нея, тя може да се повреди внезапно. При велосипед с висока степен на употреба, който може да бъде удрян, това е проблем. Както е отбелязано в една статия от бранша, "Рамките от въглеродни влакна обикновено са най-скъпи и могат да бъдат по-слабо издръжливи на удар, което може да представлява риск при сценарии с висока степен на употреба, характерни за товарните велосипеди." С други думи, карбонът е фантастичен за намаляване на теглото, но за велосипед, който трябва да носи надеждно тежки товари всеки ден (и може би понякога да се преобръща или да се блъска в неща), въглеродните влакна често се смятат за твърде деликатни и скъпи. Освен това закрепването на аксесоари или кутии към карбонова рамка е трудно - не можете просто да заварите нови скоби или скоби, както при метала. Поради тези причини въглеродните влакна са рядкост в света на товарните велосипеди (може би се срещат само в няколко много скъпи модела). При повечето товарни велосипеди издръжливостта и здравината са приоритет пред ултралеките характеристики, а това е предимство на алуминия.

Титан

Титан често се счита за материала на рамката на велосипеда "мечта". Това е метал, който е лек (около 40% по-лек от стоманата по обем, плътност ~4,5 g/cc), изключително устойчив на корозия (изобщо не ръждясва) и е много здрава. Добре изработената титанова рамка може да издържи цял живот. Освен това тя има качество на каране, подобно на стоманата - малко гъвкавост за по-голям комфорт - като същевременно е по-близо до алуминия по тегло. Защо всички товарни велосипеди не са изработени от титан? С една дума: разходи. Титанът е много по-скъпи и трудни за работа. Самият материал е скъп (един източник отбелязва Титанът от клас 9 е над 23 пъти по-скъп от алуминия 6061-T6 от цената на суровините ), а изработката изисква специализирани техники за заваряване (често в среда на инертен газ). Поради тези разходи титаниевите рамки обикновено се срещат само при високия клас поръчкови велосипеди. За товарен велосипед, който е утилитарен инструмент, титановата рамка би повишила цената много високо, което е трудно да се оправдае от повечето колоездачи или купувачи на автопаркове. Тези, които избират титан, обикновено искат "велосипед за цял живот" и са готови да платят по-висока цена за него. От гледна точка на експлоатационните характеристики титанът би могъл да се превърне в отлична рамка за товарен велосипед (здрава, без ръжда, сравнително лека, с известна гъвкавост), но предвид факта, че цената му може да бъде с порядък по-висока от тази на алуминия, той остава нишов избор. Стоманата и алуминият доминират на пазара, защото са много по-достъпни. Титанът споделя и предимството на стоманата, че е по-щадяща - може да се огъва и деформира повече, без да се счупи (голямо удължение), поради което стоманените и ti рамки често се препоръчват за много големи колоездачи . Но за повечето хора предимствата на титана не надвишават огромната разлика в цената, когато алуминият предлага много от същите предимства на съотношението между здравина и тегло на малка част от цената.

Сега, след като сме направили преглед на обстановката, нека се потопим по-дълбоко в причините за това. Алуминий 6061-T6 особено блести като материал за рамката на товарен велосипед, като балансира много от факторите, разгледани по-горе.

Доказателство за алуминий 6061-T6

Алуминиевата сплав 6061 (термично обработена до температура Т6) понякога се нарича алуминий "самолетен клас" - използва се в самолети, автомобилни части и безброй конструктивни приложения. За товарни велосипеди 6061-T6 е подходяща за здравина, тегло, издръжливост и цена. По-долу ще разгледаме няколко специфични характеристики, за да разберем какво прави алуминия 6061-T6 толкова подходящ за изискванията на товарните велосипеди:

Съотношение между здравина и тегло

Една от основните причини за предпочитането на алуминия (особено 6061-T6) е неговата отлично съотношение между здравина и тегло. Това означава, че за това колко е лек, той е доста здрав. Нека представим някои цифри в перспектива: алуминият 6061-T6 има якост на провлачане от порядъка на ~250 MPa (мегапаскала) и якост на опън около 310 MPa (това са типични стойности за темперамента T6). В същото време една високоякостна стомана като 4130 хромоли може да има граница на провлачане ~450-600 MPa и граница на опън 700-900 MPa. На хартия стоманата е по-здрава в абсолютно изражение - но не забравяйте плътността: стоманата е около 3 пъти по-тежка по обем. Ако вземете две тръби с еднакви размери, стоманената може да издържи по-голямо напрежение преди огъване, но ще тежи три пъти повече. Алуминиевата е по-лека и можете да използвате по-голяма или по-дебела тръба, за да компенсирате здравината и пак да се окажете по-леки от стоманената рамка. Точно това правят дизайнерите на велосипеди: алуминиевите рамки използват извънгабаритни тръби - по-големи диаметри или по-дебели стени - за да се осигури здравина и твърдост, и дори след известно "преизграждане" теглото на рамката е по-ниско от това на стоманения еквивалент. Като пример, един инженер на товарни велосипеди обяснява, че тъй като алуминият не е толкова здрав по своята същност, колкото стоманата на сечение, "тя изисква по-големи тръби, за да се гарантира, че тя отговаря на същия стандарт при изпитванията за разрушаване", докато при стоманата могат да се използват тръби с по-малък диаметър. Резултатът е алуминиева рамка, която отговаря на необходимата здравина, но с по-големи профили на тръбите. За щастие, разликата в плътността е толкова голяма, че дори и с по-големи тръби, алуминиевата рамка обикновено е значително по-лека от стоманената рамка.

За товарния велосипед теглото е от значение по няколко начина. Велосипедът често започва да тежи (моделите с електрическо задвижване могат да тежат над 30-40 кг), а вие ще добавите около 50-100 кг товар или пътници. По-леката рама улеснява въртенето на педалите (или улеснява работата на двигателя и батерията в случай на товарен електромобил) и улеснява работата при повдигане или маневриране на велосипеда без товар. Всеки килограм, спестен от рамката, е допълнителен килограм полезен товар, който можете да пренесете при същото общо тегло, или просто по-малко натоварване за водача. Затова наличието на лек материал като алуминий 6061-T6 позволява на конструкторите да запазят базовото тегло на товарния велосипед управляемо, без да жертват здравината.

Не е изненадващо, че много водещи производители на товарни велосипеди използват алуминиева сплав по тази причина. Например, известната холандска марка Urban Arrow изгражда своите семейни електронни товарни велосипеди с предно зареждане с алуминиева рамка 6061-T6 . Благодарение на това велосипедът остава пъргав и не е прекалено тежък въпреки големия си размер и може да превозва полезен товар до 125 кг в предната кутия (плюс водача) - всъщност тяхната рамка 6061-T6 е с общо брутно тегло 250 кг включително велосипед, ездач и товар. Този пример от реалния свят показва, че алуминият 6061, когато е правилно проектиран, е повече от достатъчно здрав за сериозни натоварвания. Рамките често се проектират със здравословен запас от сигурност или се "преоразмеряват" за допълнителна здравина , което гарантира, че няма да се огънат или счупят дори при най-предизвикателните условия. Накратко, алуминият 6061-T6 позволява товарните велосипеди да бъдат силен, без да става непоносимо тежък, с което се постига идеален баланс на капацитета за носене.

Regen 02 Електрически товарен велосипед

Търсите компактен, персонализируем преден товарач за вашата марка?

TÜV тестван чрез минали персонализирани проекти. Публично достъпен модел – конфигурируем, доказан и готов за мащабиране.

Научете повече

Устойчивост на умора и дълготрайност

Решаващ аспект за всяка рамка на велосипед е как се държи умора - постепенното отслабване на материала при повтарящи се цикли на натоварване. Всеки път, когато ударите неравност или натиснете педала, рамката изпитва напрежение. С годините на употреба тези цикли могат да доведат до образуване и разрастване на малки пукнатини. Материалите се различават по начина, по който се справят с умората. Стоманата и титанът имат характеристика, наречена граница на издръжливост: ако напрежението е под определен праг, материалът теоретично може да издържи безкрайно много цикли, без да се разруши. Алуминиеви сплави нямат ясно определена граница на издръжливост., което означава, че дори малки повтарящи се натоварвания могат да натрупат щети за много дълъг период от време. На практика това означава, че една алуминиева рамка има краен живот на умора - но този живот може да бъде много дълъг, ако рамката е проектирана така, че да поддържа ниски напрежения. Инженерите предотвратяват повредите от умора в алуминия чрез презастрояване областите с високи натоварвания и гарантиране, че очакваните натоварвания са в рамките на това, което рамката може да понесе. Както беше споменато по-рано, компании като Urban Arrow изрично проектират своите рамки 6061-T6 с допълнителен запас от здравина за безопасност и дълготрайност . Чрез използване на по-дебели стени на тръбите или подсилване на критичните съединения те поддържат по-ниски натоварвания на цикъл, така че рамката да издържи дълги години на тежка експлоатация. Много от съвременните алуминиеви товарни велосипеди също така са тествани по строги стандарти (като например новия европейски стандарт за безопасност на товарните велосипеди EN 17860), за да се гарантира, че те ще издържат десетки хиляди цикли с големи натоварвания.

Струва си да се отбележи, че по-ранните поколения алуминиеви рамки за велосипеди (например през 90-те години на миналия век) имаха репутацията на пукащи се - отчасти защото бяха проектирани много леки и невинаги отчитаха дългосрочната умора. Съвременните алуминиеви рамки от 6061-T6 са много по-добри. По думите на един от инженерите на велосипеди, алуминиевите рамки са се превърнали от прекалено гъвкави "мокри макарони" или прекалено твърди, податливи на напукване конструкции в модерни "леки тънкостенни тръби с голям диаметър" които осигуряват добър баланс между производителност и издръжливост. Производителите са научили много за намаляване на напреженията (остри ъгли или заварки, които концентрират напрежението) и за правилната термична обработка на рамките след заваряване. Когато е направена правилно, рамката от 6061-T6 може да издържи дълги години на усилена употреба. Почитателите на стоманата често твърдят, че тя "издържа повече" заради границата на умора, но на практика животът на добре изработената алуминиева рамка е отличен за предвидената употреба. А ако с рамката се злоупотребява извън рамките на нейния дизайн (например огромни скокове или катастрофи), всеки материал може да се повреди - стоманата може да се огъне, вместо да се напука, докато алуминият може да се напука, но огънатата рамка може и да не може да се кара.

За товарните велосипеди друг аспект на издръжливостта е устойчивост на удар - удари, сътресения или дори преобръщане на велосипеда. Алуминият е доста дуктилен метал (не е крехък), но при екстремна сила той по-скоро ще се напука, отколкото ще се деформира като стоманата. Това означава, че ако катастрофирате силно с товарен велосипед, стоманената рамка може да се вдлъбне или огъне, докато алуминиевата рамка може да се счупи в мястото на заварката. Въпреки това здравите конструкции на товарните велосипеди (с добавен материал в ключови области) правят сериозните повреди на рамката редки. Освен това много товарни велосипеди имат допълнителна конструкция (например дървена или пластмасова кутия за товар, монтирана на рамката), която може да поеме основната тежест на удара вместо самата рамка. От гледна точка на ежедневието, алуминиевата рамка 6061-T6 е достатъчно здрава, за да се справи с трудностите на градското товарно колоездене - дупки, бордюри и случайни леки инциденти - особено когато е съчетана с добра конструкция, която избягва концентрацията на напрежение. Липсата на ръжда (разгледана по-нататък) също допринася за дългосрочната издръжливост, тъй като материалът няма да отслабне тихомълком отвътре навън.

Устойчивост на корозия

Всеки, който е притежавал по-стар автомобил или велосипед във влажен климат, познава болката от ръждата. Устойчивост на корозия е голям плюс за алуминия при товарните велосипеди. Алуминият не "ръждясва" по начина, по който ръждясва стоманата - не образува люспест червен оксид, който разяжда метала. Вместо това алуминият почти незабавно образува тънък оксиден слой върху повърхността си, когато е изложен на въздух, и този слой предпазва метала от по-нататъшна корозия. На практика алуминиева рамка 6061 може да се остави сурова (небоядисана) и ще се получи само матова оксидна патина, а не структурна ръжда. Повечето алуминиеви рамки са боядисани или прахово боядисани за естетически цели, но ако тази боя се надраска, не се получава същият проблем с пълзящата ръжда, както при стоманата. Това е изключително полезно за товарни велосипеди, които често се използват на открито.

Помислете за семеен товарен велосипед, паркиран пред кафене в дъждовния Сиатъл, или за товарен велосипед за доставки, който се движи по солените зимни улици в Монреал - стоманената рамка при тези условия може да започне да корозира по съединенията или там, където се събира вода, ако не е внимателно обработена. Алуминиевата рамка се справя с това много по-добре. Експерт от отдела за съвети за велосипеди на REI отбелязва, че макар стоманата да се справя добре със стреса, "стоманата се окислява (ръждясва) по-бързо от алуминия", така че в условията на влажен климат алуминият вероятно е по-добрият избор за дълготрайност. Много производители прилагат и ED-покритие (електрофоретично отлагане, вид грунд за защита от ръжда) и здрави лакови покрития на алуминиевите рамки, за да се гарантира, че елементите няма да предизвикат проблеми. (Интересно е, че ED-покритието е по-важно за стоманата, но някои компании го правят и върху алуминиеви части за равномерно залепване на боята и допълнителна защита.) В крайна сметка: алуминиевите рамки 6061-T6 по същество са без поддръжка по отношение на корозията - няма да се притеснявате за ръжда от вътрешната страна на тръбите или за издуване на боята от невидима корозия. Това е ключово предимство, ако мотоциклетът се използва целогодишно, съхранява се навън или в крайбрежни райони със солен въздух.

Един регионален пример: в Северна Европа (спомнете си за Амстердам или Копенхаген) товарните велосипеди са изключително популярни и често живеят на открито. Тези региони са дъждовни и понякога са близо до морето. Алуминиевите товарни велосипеди, като например моделите с рамка 6061-T6 на Urban Arrow, станаха популярни отчасти защото издържат на тези условия с минимални проблеми с корозията. За разлика от тях, по-старите холандски товарни велосипеди, изработени от стомана (макар и все още много разпространени), се нуждаят от редовно пребоядисване или от антикорозионно пръскане във вътрешността на тръбите, за да се избегне появата на ръжда, особено когато се използват в близост до крайбрежието. В много северноамерикански градове зимната сол по пътищата е бич за велосипедите, но алуминиевата рамка издържа много по-добре на сол и кал, отколкото стоманената. Затова Устойчивост на атмосферни влияния от алуминий 6061 му дава практично предимство за товарни велосипеди, които трябва да бъдат надеждни ежедневни превозни средства през всички сезони.

Твърдост и качество на возене

Рамка твърдост е нож с две остриета. Твърдата рамка означава по-ефективно предаване на енергия (по-малко енергия се губи при огъване) и често по-прецизно управление, което може да е полезно при пренасяне на тежки товари, които не искате да се люлеят. От друга страна, много твърдата рамка може да се усеща като удар по неравни пътища, тъй като тя не абсорбира неравностите - водачът ги усеща. Алуминият е с по-ниска Модул на Юнг (~69 GPa), отколкото стомана (~200 GPa), което всъщност означава, че алуминият е по-малко твърдост от стомана за същата форма. Но тъй като за здравината на алуминиевите рамки се използват тръби с по-голям диаметър (както беше обсъдено по-рано), тези големи тръби правят цялостната рамка доста твърда. Всъщност, един правилно конструиран алуминиев товарен велосипед обикновено е по-твърд от подобна стоманена, просто защото имате прекалено големи тръби от материал, който все още е достатъчно твърд.

За товарен велосипед твърдостта на рамката е желателна до определена степен: ако имате 100 кг товар, не искате рамката да се огъва като макарон - това може да направи управлението небрежно или дори опасно. Например "изключителната пъргавина" на товарния велосипед Urban Arrow се дължи отчасти на неговата твърда алуминиева рамка което му помага да пренася тежки товари без усукване на рамката. Ездачите често споделят, че алуминиевите товарни велосипеди са много стабилни при натоварване. Стоманените рамки с по-малкия диаметър на тръбите понякога могат да се огънат малко при голямо натоварване (представете си как задната част на товарен велосипед с дълга опашка леко се клати при голям товар - стоманата може да позволи по-голямо огъване, докато здравата алуминиева рамка ще му устои).

Въпреки това, когато карате разтоварен или на неравен терен, същата тази твърдост може да направи возенето по-грубо. Рамката има по-малка естествена "гъвкавост", която да поглъща вибрациите. Стоманените и титаниевите рамки са известни с по-компактното си усещане при каране - те се огъват минимално и поемат ударите, допринасяйки за комфорта. При традиционните велосипеди репутацията на алуминия е, че се усеща "грубо" или "дрънчащо" по неравни пътища, в сравнение с пружиниращото усещане на стоманата. При товарните велосипеди тази разлика се смекчава от няколко фактора:

• Товарните велосипеди често използват по-широки гуми работят при по-ниско въздушно налягане, което абсорбира неравностите (действа като основно окачване).
• Много товарни велосипеди, особено тези с предно зареждане, използват някаква форма на окачване на предната вилка или окачване на седалката, за да подобрят комфорта.
• Допълнителното тегло на товара може да потисне вибрациите - натоварен товарен велосипед всъщност ще се движи по-гладко от празен, тъй като масата помага за поглъщане на сътресенията.

Освен това модерната конструкция на алуминиевата рамка може да коригира до известна степен усещането при каране. Производителите използват конусни или оформени тръби, а понякога и стратегическо изтъняване на стените, за да внесат малко гъвкавост там, където е необходимо. Алуминият не може да се сравни с вътрешното демпфиране на стоманата (микроскопичната кристална структура на стоманата разсейва по-добре енергията на вибрациите, поради което демпфирането е до 100× по-добро, както беше отбелязано) , но конструктивните промени и аксесоарите могат да компенсират.

Като цяло за функция на товарен велосипед, по-твърдата рамка често е нещо добро - тя поддържа стабилна геометрия при натоварване. Малко по-суровото каране на алуминия е компромис, който може да бъде управляван. Ако комфортът е основна грижа, винаги може да се използва стомана заради нейната гладкост, но тогава трябва да се приемат проблемите с теглото и ръждата. Много производители на товарни велосипеди смятат, че предимствата на твърдостта на алуминия при тежкотоварните превози надвишават загубата на комфорт, особено в комбинация с други комфортни характеристики (дебели гуми и др.). И наистина, голяма част от пазара на товарни велосипеди се е преориентирал към алуминиеви рамки по тази причина. В статия на Medium за товарните велосипеди с дълга опашка се отбелязва, че около 35% от товарните велосипеди (особено моделите с по-малка натовареност и електронните товарни велосипеди) са алуминиеви, в сравнение с ~ 40% стоманени, което отразява как алуминият е набрал популярност заради предимствата си по отношение на управлението и теглото .

Производственост и разходи

Друг стълб на статута на алуминия 6061-T6 като "най-добър материал" е колко добре работи от гледна точка на производството и разходите. Рамките на велосипедите трябва да се оформят в тръби, да се съединяват и да се произвеждат на разумна за потребителите цена. Ето в какво се отличава 6061:

• Лесно изработване: Алуминият 6061 е сравнително лесен за обработка чрез стандартните процеси за производство на велосипеди. Той може да се екструдира в тръби с различни форми, да се огъва и да се изрязва (с различна дебелина по дължината на тръбата). Той също така е лесно заваряване (обикновено заварени с TIG) за свързване на тръбите. Едно голямо предимство, споменато от професионалистите в бранша, е, че алуминият е много гъвкав при оформяне - може да бъде хидроформован или механично формован в сложни тръбни профили по-лесно от стомана или титан. Виждаме това в много съвременни алуминиеви велосипеди: нагънати или хидроформовани форми на тръби, които биха били много трудни за изпълнение от стомана без скъпи накрайници или леене. Тази гъвкавост позволява на дизайнерите да оптимизират геометрията и здравината на рамката (например сплескване на тръба, за да се освободи повече място за товар, или създаване на интегрирани точки за закрепване). Стоманата също може да се оформя, но често изисква по-трудоемки методи за сложни форми. Въглеродните влакна, напротив, могат да бъдат формовани във всякаква форма, но изискват скъпи форми и ръчен труд - добре за големи серии велосипеди от висок клас, но не са рентабилни за утилитарни велосипеди в умерено производство.
• Заваряване и съединяване: Почти всички невъглеродни рамки на велосипеди днес се свързват чрез заваряване (най-често TIG заваряване). Заваряването на алуминий изисква по-високи умения и правилна техника (и правилните пръти за пълнене), но то е добре познато във велосипедната индустрия. При заваряването на алуминия 6061-T6 има една забележка: заваряването му ще доведе до омекотяване на термично обработените зони (температурата на T6 се губи частично в зоната на термично въздействие). За да се възстанови пълната якост, производителите обикновено трябва да направят термична обработка с втвърдяване във времето след заваряване - на практика се загрява цялата рамка в пещ и след това се състарява, за да се възстановят свойствата на Т6. Големите компании са усвоили този процес като част от производството. Някои други алуминиеви сплави, като 7005, могат да постигнат почти пълна якост без термична обработка след заваряването (те се закаляват при стайна температура с течение на времето), но 6061 изисква допълнителната стъпка. Дори и с тази стъпка производството на алуминиеви рамки в голям мащаб е доста ефективно. Автоматизираните заваръчни машини или квалифицираните заварчици в производствените предприятия могат да произвеждат алуминиеви рамки с хиляди бройки. Допълнителната термична обработка увеличава разходите, но те не са прекомерни, когато се извършват на партиди. Крайният резултат е една постоянно здрава рамка. За стоманените рамки заваряването или спояването е може би по-просто (няма нужда от последваща термична обработка, ако свойствата на стоманата са добри в заварено състояние), поради което малките производители на поръчкови конструкции обичат стоманата - можете да заварите рамка в гараж с основна конфигурация за TIG или спояване. Но за широкомащабно производство предимствата на алуминия (лекота и формообразуване) често надделяват над допълнителната стъпка на термична обработка.
• Ефективност на разходите: Алуминиевите рамки обикновено са по-рентабилни от карбоновите или титановите рамки. Цената на материала на алуминия е по-висока на килограм от тази на обикновената стомана, но тъй като за лека рамка е необходимо по-малко количество и тъй като изработката може да бъде високо автоматизирана, крайната цена на алуминиев велосипед често е доста разумна. Всъщност много велосипеди от начален до среден клас (включително товарни и електронни велосипеди) използват алуминиеви рамки, тъй като те са най-подходящи за съотношението цена/производителност. Едно проучване сред велосипедисти установи, че схващането, че алуминият е достъпна опция: повече от половината от анкетираните са заявили, че основната причина да си купят алуминиев велосипед е по-ниска цена в сравнение с алтернативите. От гледна точка на производителя, алуминиевите рамки не изискват скъпи инструменти като тези от въглеродни влакна (за които са необходими форми за всеки размер/модел) и материалът не е екзотичен като титана. По този начин алуминият позволява изработването на високоефективна товарна рамка без което вдига цената на дребно на мотора до небесата. Стоманените рамки могат да бъдат по-евтини за съвсем базови велосипеди (стоманата все още е най-евтиният метал за велосипеди), но когато се вземе предвид необходимостта от избягване на ръждата (чрез покрития, неръждаем обков) и по-голямото тегло при транспортиране, разликите в разходите намаляват. За товарни велосипеди от средно до високо ниво алуминият 6061-T6 често е най-икономичният избор, след като се вземе предвид и производителността.
• Мащаб на производството: Трябва да споменем също, че алуминият е предпочитан от много големи компании за велосипеди и производители на оригинално оборудване. Фабриките в Тайван, Китай и други страни са усъвършенствали производството на алуминиеви рамки за велосипеди в продължение на десетилетия. Това означава, че ако компания като Regen или друга марка иска да произвежда товарни велосипеди в голям мащаб, инфраструктурата за производство на висококачествени алуминиеви рамки 6061-T6 е лесно достъпна. Това помага да се поддържат управляеми срокове за изпълнение и разходи. Мащабното производство на стоманени рамки също е често срещано (много по-евтини велосипеди са стоманени), но производството на наистина лека, висококачествена рамка от хромолитна стомана всъщност може да бъде по-трудоемко (има повече ръчни довършителни работи, настройки за подравняване и т.н., докато алуминиевите рамки често са прецизно заварени и термично обработени за постигане на постоянни резултати). Производството на въглеродни влакна е скъпо, освен ако обемите не са много големи, а производството на титан е само в малки обеми поради разходите. Така че алуминият 6061-T6 постига отличен баланс не само по отношение на свойствата на материала, но и по отношение на възможност за производство за велосипедната индустрия. Не е пресилено да се каже, че той е дал възможност за появата на достъпни, способни товарни електронни велосипеди през последните години - без алуминий много от електронните товарни велосипеди просто биха били твърде тежки (ако се използва стомана) или твърде скъпи (ако се използва карбон/ти), за да бъдат практични за масово приемане.

Обобщаване на предимствата

Като съберем тези фактори, виждаме защо алуминият 6061-T6 често се счита за най-добрият универсален материал за рамки на товарни велосипеди: това е лек, но достатъчно силен, устойчиви на корозия, издръжлив при подходящ дизайн, твърдост за тежки товарии достъпни за работа. Никой друг материал не отговаря на всички тези изисквания по същия начин. Стоманата се доближава до него по отношение на здравината и цената, но не успява да се справи с теглото и корозията. Въглеродът е чудесен по отношение на теглото, но не отговаря на изискванията за здравина и цена. Титанът е чудесен по отношение на експлоатационните качества, но е с прекомерно висока цена. Алуминият се намира в зоната на Златния камък, където предлага висока производителност при умерена цена - мнение, което се потвърждава от експертите в областта на велосипедната индустрия. Един от инженерите, интервюирани за материалите за рамки, заключава, че трябва да се вземат предвид теглото, здравината, желаните характеристики, възможността за производство и дори устойчивостта, "[алуминият] е най-добрият наличен материал" при изработването на добре обмислен велосипед. Това твърдение със сигурност е вярно за товарните велосипеди, при които материалът трябва да прави всичко.

Използване на алуминий 6061-T6 от Regen: Практически пример

За да видите как алуминият 6061-T6 работи на практика, нека разгледаме Regen Товарни велосипеди като пример. Regen е производител и доставчик на OEM/ODM на товарни велосипеди и е използвал алуминий 6061-T6 за конструкцията на своите рамки. Всяка рамка за товарен велосипед на Regen е изработена от алуминиева сплав 6061-T6 за аерокосмически цели поради причините, които вече обсъдихме: той осигурява голям капацитет на полезния товар без прекомерно тегло. Всъщност в конструкциите на Regen се използват подсилени рамки 6061-T6, които могат безопасно да поемат големи товари (от порядъка на стотици килограми). Избирайки алуминий, Regen гарантира, че техните велосипеди остават маневрени и ефективни дори когато са напълно натоварени, което е от решаващо значение за потребители като семейства, превозващи деца, или служби за доставки, които превозват стоки.

Regenна 6061-T6 също така подчертава някои съображения от реалния свят: например, те прилагат усъвършенствани защитни покрития върху своите алуминиеви рамки (като ED-покритие и устойчива боя), за да увеличат дълготрайността. Това означава, че товарният велосипед Regen може да се използва при различни климатични условия - от влажно тропическо време до солен крайбрежен въздух - с минимални притеснения за разрушаване на рамката. Регионални случаи на употреба потвърдете това: алуминиев товарен велосипед Regen в дъждовен северозападен град в Тихия океан или в снежна канадска зима ще се справи по-добре със стихиите, отколкото подобна стоманена рамка без покритие. Устойчивостта на корозия на алуминия 6061-T6 дава на потребителите увереност, че велосипедът е "създаден, за да издържи", което е ключов аргумент за продажба на велосипеди за комунални цели, които са ежедневни шофьори. Рамките на Regen също така са проектирани с допълнителен материал в критичните области (стави, челна тръба, точки за монтиране на товари), като на практика ги "преработват", така че дори при най-взискателните сценарии за превоз на товари в градски условия целостта на рамката се запазва. Това отразява действията на други водещи производители като Urban Arrow, като подчертава, че консенсусът в индустрията е да се преработват леко алуминиевите рамки за товари за по-голяма издръжливост.

Друго предимство на Regen от използването на алуминий 6061 е гъвкавост при персонализиране. Алуминиевите рамки осигуряват солидна основа за различни персонализирани конфигурации и аксесоари. Regen предлага многобройни възможности за персонализация на своите клиенти - а алуминиевата рамка улеснява това. Например, рамките могат лесно да бъдат пробити или оборудвани с персонализирани монтажи по време на производството, нещо, което би било по-трудно при карбонова рамка. Гамата на Regen показва как алуминият 6061-T6 може да поддържа различни формати на товарни велосипеди (с дълга опашка, с предно зареждане и т.н.) и все пак да бъде адаптиран към нуждите на клиентите. Те подчертават много от тези възможности на своя уебсайт: можете да получите велосипед Regen в персонализирана цветова схема (Персонализирано боядисване на товарни велосипеди), да изберете различни материали за товарните кутии или да добавите брандирани стикери (Персонализиране на материала и стикера на товарната кутия за велосипеди), да конфигурирате модулите и компонентите на велосипеда за специфични функции (Система за функционално конфигуриране на товарни велосипеди) и дори да персонализирате брандирането с лепенки или лога (Персонализиране на стикери и лого). Всичко това се постига със здрава алуминиева рамка 6061-T6, която може лесно да се боядисва, монтира и лепи.

Важно е да се отбележи, че нашата похвала за използването на алуминий 6061-T6 от Regen не е с рекламна цел, а по-скоро с илюстративна. Много компании за товарни велосипеди по света използват сплав 6061 по същите рационални причини - Regen е конкретен пример, наред с други, като Urban Arrow (Холандия) или Xtracycle и Yuba (САЩ), които също са преминали към алуминий в някои модели. Като стандартизира алуминия 6061-T6, Regen се приспособява към най-добрите практики в бранша, за да предлага товарни велосипеди, които са здрави, леки, устойчиви на атмосферни влияния и надеждни за клиентите в различни региони и приложения. Това е доказателство колко добре алуминият 6061-T6 отговаря на реалните нужди на товарните велосипедисти, независимо дали те са родители, пътуващи за училище, или фирми, извършващи доставки на последната миля.

Заключение

Товарните велосипеди поставят уникални изисквания към своите рамки - те трябва да носят безопасно много по-тежки товари от обикновените велосипеди, като същевременно остават практични за управление и въртене на педалите. Изборът на материал за рамката може да промени практичността на товарния велосипед. След като разгледахме всички фактори, Алуминият 6061-T6 се очертава като най-добрия материал за рамки на товарни велосипеди поради почти идеалната комбинация от свойства за това приложение. Той предлага висока якост в сравнение с теглото, което позволява да се конструират по-леки велосипеди, без да се жертва товароносимостта. При правилно проектиране той издържа на многократни натоварвания, като осигурява на водачите здрава и дълготрайна рамка. Тя не позволява появата на ръжда и корозия, което е съществено предимство за велосипеди, използвани ежедневно при всякакви метеорологични условия. Осигурява твърда, стабилна платформа за превоз на товари, което се изразява в уверено управление под товар. Освен това дава възможност на производителите да въвеждат иновации и да увеличават мащаба на производството - това прави товарните велосипеди по-достъпни и достъпни, без да се прави компромис с качеството.

Макар че хромолитовата стомана, въглеродните влакна и титанът имат своите предимства, никой от тях не постига баланса, който алуминият 6061-T6 постига при товарните велосипеди, когато се разглеждат производителност, издръжливост и цена заедно. Стоманата е здрава и удобна, но твърде тежка и склонна към поддръжка при влажни условия за много съвременни нужди. Въглеродът е свръхлек и гладък, но твърде скъп и чувствителен към повреди за грубия и тромав свят на превоза на товари. Титанът е фантастичен, но финансово недостъпен за повечето, особено за по-големи товарни рамки. Алуминият 6061-T6 намира "златната среда" - това е материалът, който отговаря на най-много изисквания както на водачите, така и на конструкторите.

В крайна сметка доказателството е на улицата: от оживените програми за споделяне на товарни велосипеди в Европа до разширяващия се пазар на електронни товарни велосипеди в Северна Америка, алуминиевите рамки 6061 се използват широко и се ползват с доверие. Производители като Regen демонстрираха чрез своите продукти, че тази сплав може да осигури здравина за 250 кг общо натоварване като в същото време велосипедът е пъргав и устойчив на атмосферни влияния. Както един инженер от бранша заяви накратко, съвременният алуминий (пример за това е 6061-T6) е вероятно най-добрият наличен материал когато се претеглят всички фактори. За потребителите това означава, че можете да сте сигурни, че товарен велосипед от алуминий 6061-T6 е умен избор - вероятно ще бъде по-лек на пътя, по-лек за поддръжка и здрав там, където е необходимо.

В обобщение, Алуминий 6061-T6 е подходящ за товарни велосипеди, което позволява създаването на здрави, гъвкави и удобни за ползване конструкции, които са двигател на революцията при товарните велосипеди. Той наистина е гръбнакът (или по-скоро рамката) на някои от най-добрите товарни велосипеди в света днес.

Референции

1. Градска стрела, "От какъв материал е изработена рамката на товарните велосипеди Urban Arrow?" Сервизен център Urban Arrow (2025) - Urban Arrow потвърждава, че техните рамки са изработени от Алуминий 6061-T6, избран заради здравината си след топлинна обработка. Те също така наблягат на проектирането на рамките с допълнителен запас от здравина за по-голяма издръжливост .
2. Експертни съвети на REI Co-op, "Обяснение на материалите за рамката на велосипеда" - Обсъжда различните материали за рамки на велосипеди. Отбелязва, че стоманата ръждясва по-бързо от алуминия, но стоманата може да се справи с напрежението (огъване) в дългосрочен план по-добре от алуминия; при влажен климат алуминият е за предпочитане, за да се избегне ръжда. Също така се споменава, че стоманата и титанът могат да се огъват повече, без да се счупят, което е подходящо за по-едри ездачи .
3. BikePacking.com - Логан Уотс, "Нашият анализ на проучването на алуминиеви велосипеди" (2022 г.) - предоставя информация от професионалисти в бранша за алуминия спрямо други материали. Обяснява, че поради алуминият не е толкова здрав, колкото стоманата на обем, използват се тръби с по-голям диаметър, което може да направи алуминиевите рамки по-твърди. Също така се отбелязва, че демпферирането на стоманата е ~100 пъти по-добро от това на алуминия. Цитиран е инженер, който казва "като се има предвид теглото, здравината, ... и устойчивостта, [алуминият] е най-добрият наличен материал" за балансиран дизайн на велосипеда.
4. J. Material Science (академично списание), Сравнителен анализ на традиционния алуминий спрямо новите сплави/композити за велосипедни рамки (2021) - Прегледът на литературата показва, че 6061-T6 е най-разпространеният материал за рамки на велосипеди. Той сравнява алуминиеви сплави: 7005 е малко по-здрав, но по-плътен и по-скъп от 6061 . Подчертава и цената на титана, като отбелязва Ti от клас 9 е 23 пъти по-скъп от алуминий 6061-T6 което прави Ti непрактичен за повечето велосипедисти.
5. Medium.com - Майкъл Уесонга, "Сблъсък между материалите за рамки: най-добрият избор за вашия велосипед за превоз на товари с дълга опашка?" (2024) - Преглед на стоманата, алуминия, въглерода и титана за товарни велосипеди. Отбелязва, че стоманените рамки (~40% от товарните велосипеди в ЕС) остават популярни заради своята надеждност, докато алуминий (~35%) се увеличава, особено за по-леките модели за електронни товари. . Алуминиевите бележки са по-леки и устойчиви на ръжда, но могат да бъдат по-сурови. Също така предупреждава, че въглеродните влакна, макар и леки, са скъпи и по-малко издръжливи на удар., което не е идеално за сценарии с висока степен на използване на товари. Възможността за поправка на стоманата се посочва като предимство при употреба в тежки условия .
6. CleverCycles (магазин за велосипеди) - Спецификации на семейния товарен велосипед Urban Arrow - Изброява рамката и капацитета на Urban Arrow. Потвърждава материала на рамката Алуминий 6061-T6 и показва мотоциклета максимално брутно тегло 250 кг (125 кг товар + водач) е постижима с тази алуминиева рамка. Демонстрира реалната здравина на 6061-T6 в товарен велосипед.
7. Reddit - r/CargoBike дискусия "Стомана срещу алуминий" (2020s) - принос на общността (анекдотичен), като се отбелязва, че добре проектирана хромолиева рамка е само ~ 10% по-тежка от еквивалентна алуминиева рамка 6061, а много популярни товарни велосипеди използват хромолиеви вилки за издръжливост. Подчертава, че алуминият може да бъде по-крехък в някои части (например вилките), поради което някои производители смесват материали (алуминиева рамка със стоманена вилка). Това подчертава избора на конструкция, за да се използват силните страни на всеки материал (алуминий за намаляване на теглото на рамката, стомана за абсорбиране на ударите на вилката).