[综合讨论]关于不同钢材车架的刚性差异 [复制链接]

        曾经认为级别越高/价格越贵的材质焊出来的车架刚性就越好——“当然啦要不凭什么价钱差那么大”——直到了解到这样一个结论：各种钢的弹性模量差别很小。也就是说在弹性模量上，不同钢材之间是拉不开什么差距的。
        那么再看看其他能够影响车架刚性的因素：焊接性能，管材形状，这俩是我能想到的。焊接性能跟原材料是挂钩的吧？管材形状呢？比如是否不同钢材加工难易程度有差异，像有的钢能抽出指定界面增加刚性而有的就不能？
        希望了解相关领域知识的大大来科普解惑一下。  

科普了

强度够用前提下，其实如果只是追求高刚性 用实心钢棍焊接就行了，但是自行车还讲究弹性 还讲究轻量

牵涉的太多了。钢材本身就有差异的，同一种钢材，不同的加工方式，也会不一样。
制造车架，还和架子的设计有关。

各种钢材的组成，都是厂家的秘密，人家就靠这个吃饭的。
一个车子好骑与否，是材料的原因还是车车角度的原因？

哎呀忘记抢沙发了

想了下，把自己的疑问简化一点：
1）这车架刚性好是因为是用XX钢做的（用其他钢做得一模一样也达不到这样的刚性） 。
2）这车架刚性好是因为做成了这样，而且必须用XX钢才能这么做用其他的钢就做不了（比如说用其他钢焊接质量就不如它之类的）。

这俩哪个说法对？

刚性主要取决于管材尺寸，也就是说，粗大，厚壁，重量重的往往更硬。
高级钢材的架子更轻，刚度往往低于同尺寸规格但更重（管壁厚）的低等级架子。

还有个因素就是管材尺寸的优化，更粗更薄，没重但是更硬。

钢架管材尺寸比较标准化了所以变数不多。刚性往往没体现在蹬踏给力上，都体现在木有弹性骑行颠簸上了。

所以关键是提高哪个部位的刚性。

针对楼主的1，2两个问题，基本上可以说，刚性好是跟钢材无关的。重量轻跟钢材有关。轻的架子往往更软。

  同样的钢材，高端货的厂家和低端货的厂家是否还有工艺的差别？

  除了焊接技术。
  
  比如热处理？

  如果排除掉工艺。那就是好的架子设计上更加合理？或者用俗话说，好钢用在了刀刃上？

karn:

刚性好是跟钢材无关的

.......

多谢，我就想知道这个结论是否准确。至于其他的工艺差异、设计差异等等，要探讨的话就太广泛了。

不过，不同钢材间的强度倒是差异很大，这也总算是高等级材料带来的优势吧。

楼主话题的基础就是错误的：“直到了解到这样一个结论：各种钢的弹性模量差别很小”，下面还有什么好讨论的。

2Cr13弹性模量228，1Cr18Ni9弹性模量180，26%的差距你觉得差别很小？更何况高端车架使用的特殊钢材。

子弹壳:楼主话题的基础就是错误的：“直到了解到这样一个结论：各种钢的弹性模量差别很小”，下面还有什么好讨论的。
2Cr13弹性模量228，1Cr18Ni9弹性模量180，26%的差距你觉得差别很小？更何况高端车架使用的特殊钢材。 (2014-08-15 15:42) 

那这样吧，更具体一点，4130钢和853钢的弹性模量差多少？

按照楼主的说法，各种各样特种钢的研究都好歇菜了。

patlabor:那这样吧，更具体一点，4130钢和853钢的弹性模量差多少？ (2014-08-15 15:43) 

量产的4130车架有比853卖的贵的，比853好骑。所以纠结这个，纠结不完的。

上文库上扒拉了二十种牌号钢材的弹性模量，有峰值228的2Cr13也有谷底180的1Cr18Ni9 （完全不知道这些材料平时都干什么用的……），17种都落在199~220这差异10%的区域内。

图片:image001.png

10% 内的差异，是否很大？比如说200的4130架子蹬起来软趴趴 而220的853架子蹬起来就老给力了 这样？

车轮滚滚:量产的4130车架有比853卖的贵的，比853好骑。所以纠结这个，纠结不完的。 (2014-08-15 16:08) 

谈不上纠结，在探讨中成长进步嘛。

patlabor:谈不上纠结，在探讨中成长进步嘛。 (2014-08-15 16:12) 

探讨不错，但是容易陷入误区。同样的4130钢，国外的就比国产的价格低，各项性能都好一点。为什么？猜是钢材完整的配料单不一样，或者有可能生产的工艺不同

子弹壳:按照楼主的说法，各种各样特种钢的研究都好歇菜了。 (2014-08-15 15:44) 

你这跳跃也忒大了，我就说了句“各种钢材弹性模量差别不大”，怎么你就给解读成“各种钢材差别不大”了呢。
大家讨论冷静点好哇。  

车轮滚滚:探讨不错，但是容易陷入误区。同样的4130钢，国外的就比国产的价格低，各项性能都好一点。为什么？猜是钢材完整的配料单不一样，或者有可能生产的工艺不同 (2014-08-15 16:25) 

所以看到个钢架子探讨它的性能的时候，更多的应该着眼于它的设计和制造工艺而可以暂且忽略材料 是不（当然前提是强度都足够，520钢 700~900mpa和853钢 1250-1400mpa 的抗拉强度差异我还是看得到的）？

patlabor:所以看到个钢架子探讨它的性能的时候，更多的应该着眼于它的设计和制造工艺而可以暂且忽略材料 是不（当然前提是强度都足够，520钢 700~900mpa和853钢 1250-1400mpa 的抗拉强度差异我还是看得到的）？ (2014-08-15 16:34) 

同样强度下 同样架型 同样外管径  如果不考虑焊接的差异 好钢的弹性更足（也更软）更轻
就这些差别

patlabor:所以看到个钢架子探讨它的性能的时候，更多的应该着眼于它的设计和制造工艺而可以暂且忽略材料 是不（当然前提是强度都足够，520钢 700~900mpa和853钢 1250-1400mpa 的抗拉强度差异我还是看得到的）？ (2014-08-15 16:34) 

那我就这么说吧，好钢一定能生产出好骑的车？低端的钢材生产出的车都不好骑？

普通人根本就没有条件去研究，想认识清楚，就需要知道配料单/加工工艺，最后还有实践的使用感受。多数的情况下，说各种钢材的性能，只是复读机。

justplur:  同样的钢材，高端货的厂家和低端货的厂家是否还有工艺的差别？
  除了焊接技术。
  
  比如热处理？
....... (2014-08-15 15:30) 

钢材加工工艺规范通常是严格受钢材材质本身的限制的。也就是说高端货和低端货如果是同一种钢材，那工艺没什么差别。如果工艺不对，将会是出来的架子能用和不能用的区别。

区分高端和低端的往往反而是重量。薄壁管对轧管（抽管）机的要求更高。但是薄壁又轻量的高端货显然强度等的冗余更少。

而设计合理这个事情，钢架已经非常同质化了，貌似也就是五通-后平叉的形状优化一点，而这个不是车架作坊能考虑的事情，受限于管材厂家的。

至于好钢用刀刃上，管材厂家是考虑了的，但是楼主已经有“材质相同”的前提条件了。其实所谓设计，只有形状尺寸角度的区别，比如各个管子的粗细，壁厚，打扁和锥形。至于那些异型截面，多半没有正面帮助。

dahaoren:同样强度下 同样架型 同样外管径  如果不考虑焊接的差异 好钢的弹性更足（也更软）更轻
就这些差别 (2014-08-15 16:39) 

更弹更轻：  这个是源于密度以及 原材料弹性模量的差异吗？还是由于为保障同样强度 低级钢必须加厚管壁所以刚性更高而质量也更重？

那若把“同样强度” 改为 “同样满足设计强度” （设计强度需求100，120和180的产品都能满足），而“同样外管径” 改为“同样管截面”呢（说白了就是除了材料外一模一样）？


请不要嫌啰嗦……   

patlabor:更弹更轻：  这个是源于密度以及 原材料弹性模量的差异吗？还是由于为保障同样强度 低级钢必须加厚管壁所以刚性更高而质量也更重？
那若把“同样强度” 改为 “同样满足设计强度” （设计强度需求100，120和180的产品都能满足），而“同样外管径” 改为“同样管截面” .. (2014-08-15 16:58) 

1，主要源于厚度差异 跟密度没关系。
2，这样的情况下刚性类似 弹性类似 重量类似 强度差很多。造出来的车架强度差异很大 一般来说不太是同样用途 比如一个DH 一个通勤 。

karn:
钢材加工工艺规范通常是严格受钢材材质本身的限制的。
.......

这个是否会导致我描述的“只有用XX钢才能这么做用其他的钢就做不了” 的情况 ？

patlabor:多谢，我就想知道这个结论是否准确。至于其他的工艺差异、设计差异等等，要探讨的话就太广泛了。
不过，不同钢材间的强度倒是差异很大，这也总算是高等级材料带来的优势吧。
....... (2014-08-15 15:36) 

感觉很难顺着楼主的思路来说话。

弹性模量上看确实刚性跟材料没关系的。
而“刚性好是因为做成了这样”，是的，弹性模量相差不多的时候显然取决于尺寸。
但是尺寸，在车架领域，除了管壁薄厚之外跟材质基本上毫无关系。
焊接性能也一样，不同钢材有自己特定的焊接工艺，只要能焊上且焊缝强度跟吉才没有大区别，就算是可以焊接起来用。

所以车架刚性真的可以认为不受材质影响。

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而不同钢材材质的抗拉强度差别很大，大家研究和讨论的也都是强度问题。
只有强度高了才能做出薄壁和轻量的架子。差距可以是壁厚0.9跟0.3的区别。这个才是探讨钢架性能的重点——重量。如上所述，钢架刚性受材质影响不大；刚性只是性能的一方面，而且钢弹性模量这么高基本上刚性都是够用的。但是2000g+的钢架会有人喜欢吗？重量才是钢架性能的重要指标。为什么楼主只谈刚性。

钢架所谓精髓的弹性，其实正是使用高级钢材的薄壁管刚性降低的结果。
同时还有重量的减轻。。老外会夸顶级钢架live and responsive。其中live就是指弹性好，responsive结合了刚性和轻量，指发力获得的加速感好。
对低端死重钢架就一个评价，dead.

所以其实钢架越高级它是越软（刚性差)的。但是刚性都是够用的。

只有铝架容易被骂软又硬，这个得另行分析了，可能后下叉尺寸限制吧。

patlabor:这个是否会导致我描述的“只有用XX钢才能这么做用其他的钢就做不了” 的情况 ？
....... (2014-08-15 17:07) 

钢的处理工艺也就是保证硬度，强度，韧性等状态合适。

“这么做”是指设计吗？你觉得会有影响吗。

只能说楼主看上去具备专业知识（我不是科班出身）但是思路越来越怪。

karn:钢的处理工艺也就是保证硬度，强度，韧性等状态合适。
“这么做”是指设计吗？你觉得会有影响吗。
....... (2014-08-15 17:18) 

多谢详尽回复。之所以在限定各种条件后仅谈刚性是因为我知道要把做出好架子这其中门道说满 那需要太多篇幅，我不想把议题一开始就铺那么广。
我说的“这么做”就泛指加工工艺，比如你说的高级钢可以抽得更薄又能保证强度而低端钢就办不到这样，或者是高级钢能有更好的焊接性能之类。

刚度和形状和加工都有关 加工强化和热处理能极大提高材料各种性能 至于自行车用的钢 我依稀记得类似853这样的钢材焊接性能很好 焊接的地方强度不是下降的 是上升的 可以说这类的钢材是为了自行车优化的 钢材这种材料水深得很 有志于此的可以研究一辈子
另外 我是学有色金属加工的 黑色金属只是略知一二

karn:
钢的处理工艺也就是保证硬度，强度，韧性等状态合适。
“这么做”是指设计吗？你觉得会有影响吗。
.......

　
　　同意，此贴的问题似乎就在这里！楼主始终盯着“弹性模量”说事，殊不知对于钢架来说，弹性与路感只是各种努力的必然结果、而并不是过程中的主要追求。。。。基本的追求是什么？是以保证强度、刚性为先决条件之下的轻量化。如何做到这一点？更薄的管材、更高的焊接处理等工艺要求、更苛刻的设备精度要求等等。同时，更高级别的管材也成为必须，否则就无法满足这些要求。

　　简单举例：譬如953管材，它可以抽管到象厚纸一样薄、而仍然保持足够的刚性和强度，配合特殊的焊接处理工艺、设备设施等，可以做出超轻且仍具强度和刚性的钢架；但假使用4130管材抽到这种厚度、做成车架，则全无强度和刚性可言。

zhangt71:　
　　同意，此贴的问题似乎就在这里！楼主始终盯着“弹性模量”说事，殊不知对于钢架来说，弹性与路感只是各种努力的必然结果、而并不是过程中的主要追求。。。。基本的追求是什么？是以保证强度、刚性为先决条件之下的轻量化。如何做到这一点？更薄的管材、更高的焊接处理等工 .. (2014-08-15 23:14)

我没有“始终盯着弹性模量”啊，顶楼就把焊接性能和管材形状（这就包括“更薄的抽管”。粗管、细管、厚管、薄管，圆管方管异型管等等不同的管形）列出来了是吧。 张老师你的举例也就正是涵盖在这两点呀。

另外，
“配合特殊的焊接处理工艺、设备设施等”：这个有没更详细的资料呢？

patlabor:我没有“始终盯着弹性模量”啊，顶楼就把焊接性能和管材形状（这就包括“更薄的抽管”。粗管、细管、厚管、薄管，圆管方管异型管等等不同的管形）列出来了是吧。 张老师你的举例也就正是涵盖在这两点呀。
另外，
“配合特殊的焊接处理工艺、设备设施等”：这个有没更详细的资料 .. (2014-08-16 00:50) 

　　我并非业内人士，只能简单说，譬如焊接－－为了轻量，必须采用高级管材、超薄管壁；而超薄管壁的管材在焊接中极易焊穿而导致报废，这就不是普通路边摊能干的活了，这样表述能明白不？

　　还有，为了解决焊接难题，许多钢架采用双抽管，把管材抽成中间极薄、两端加厚，而一个车架需要用到各种不同长度、形状、几何的管材，还有不同尺码的车架的限定，那么抽管本身就是一项相当不低的成本。

　　对于车友来说，未必需要了解详细的工艺和设备，大概知道个情况就可以了。。。做出一只钢架不难，随便几根管子焊起来就成；而做好、做精一只钢架－－很难！