2010-06-02

[ 粗談管材 ]

為何選擇鋼材?Columbus 官網上做了這樣的說明:「鋼能在低重量下保證高性能。特別是 Thermacrom 這種新合金,它提供了接近鋁合金的重量,並兼顧了完美的彈性響應,在長途騎乘上這是特別值得激賞的。不像鋁合金,鋼材能長時間維持穩定,不須繁瑣的週期性維修。在正常使用下,配合妥善的防銹處理,鋼材的壽命性幾乎是無上限的。鋼製車架提供卓越的性能,堅固又舒適,適合各種騎乘類型使用。」

最近收留了 小黃,於是花了點時間稍微了解一下管材的特性,鋼材是當然主角,卡夢則暫不予討論,因為.. 卡夢,是下等人用的武器,是叫小歹的人在用的.... haha


強度剛性重量 是一般用來衡量車架管材優劣的三個主要指標。

強度(Strength),指在外力作用下,材料抵抗變形和破壞的能力。常用的有屈服強度(Yield strength)和抗拉強度(UST - Ultimate tensile strength)。顧名思義,屈服強度是材料在發生永久形變前所能承受的最大應力;而抗拉強度則為材料在拉斷前所能承受的最大應力。

通常在材料規格上多用 UST-抗拉強度﹝應該跟測量的難度有關﹞。基本上,強度除了和合金成份有關外,處理製程也佔了相當重要的因素,一樣是鋼材,強度也可以有數倍之差。而強度越高的管材耐用性越佳,這也說明了為什麼經過妥善保養的鋼製車架是可以用到天荒地老的。

剛性(Stiffness),或稱剛度,定義為施力與所產生變形量的比值,表示材料或結構(在永久形變前)抵抗變形的能力。剛性材料具有較高的彈性係數(楊氏係數),意味著其原子間有較大的鍵給力,在彈性負荷範圍內較易保持形狀和尺寸。事實上這裡指的剛性 = 楊氏係數(如右表)。

如同上面提到,剛性取決於材料的彈性係數,而彈性係數和材料的品質、製程並無關聯,所以同樣是鋼材,不論它是何種製程、添加何種合金成份,它的剛性都應該是一樣的。

重量(Weight),嗯.. 就重量啊。


下圖為雷諾公司的官方數據,以鋼材為例,不論 953、853、631、525 在剛性上的表現完全一樣(= 楊氏係數),而在強度上則因合金成份及處理技術的不同有很大的差異(第一位數字越大者強度越高)。在強度不斷增強的同時,管材重量便得以減輕,拉近與鋁材的差距,953 也因此被稱為世紀超級鋼材。



綜觀以上,強度決定了車架的耐用度(鋼 > 鈦 > 鋁);剛性則影響騎乘品質,維持車架在使用中的變形量(鋼 > 鈦 > 鋁);而重量,當然是越輕越好啊(鋼 > 鈦 > 鋁)。那所謂的Q度又是從何而來?

Ride Feel 上有一些比較少見的論述,其中遲滯阻尼(Frame Material Histeretic Damping)是我認為較有可能關聯者。以我的理解(不知對否),當振動在傳遞時,因為介質材料阻尼的不同而形成了不同的減震效果,間接導致了騎乘者的不同感受,其中鋁的減震效果最差,會讓騎乘者感受到較大的振動進而不適;而 Carbon Fiber(說好不提卡夢的,按!)則有最佳減震效果,所以常聽到卡夢車主嫌路感糊糊的甚而嫌車軟? 以遲滯阻尼來論 卡夢 > 鋼 > 鋁。


So.. 明確的反饋及路感來自於車架的高剛性而Q度則取決車架材料的遲滯阻尼。不過,這樣的推論我可是一點把握也沒啊....




參考資料:
http://www.sheldonbrown.com/frame-materials.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Tensile_strength
http://www.columbustubi.com/eng/3_3.htm
http://reynoldstechnology.biz/our_materials_953.php
http://www.bikethink.com/ride_feel.htm



0 comments:

##HIDEME##