자전거 프레임 소재 비교: 합금 vs 탄소 vs 강철 vs 티타늄

다음 자전거에 적합한 프레임 소재를 선택하는 방법

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폴 노먼

게시: 2021년 11월 8일 오후 3시

프레임을 만들 재료를 선택하는 것은 자전거를 구입할 때 내려야 할 주요 결정 중 하나입니다.

자전거 프레임은 수년에 걸쳐 다양한 재료로 만들어졌으며 원래는 강철이 지배적이었습니다. 이제 주요 선택은 알루미늄과 탄소 섬유 중 하나이지만 강철과 티타늄은 여전히 ​​일반적으로 사용됩니다.

각 프레임 소재에는 무게, 예산, 수명, 프레임과 그에 따른 자전거에서 원하는 성능 특성 등 라이더로서의 우선순위에 따라 장단점이 있습니다.

자전거를 구입할 때 고려해야 할 알루미늄, 강철, 티타늄 및 탄소 섬유의 주요 특성은 무엇입니까?

우리는 두 명의 전문가와 이야기를 나눴습니다. 영국의 티타늄 및 강철 자전거 전문업체인 Enigma의 Richard Lambert와 현재 Airbus에서 일하고 있으며 전직 프로 사이클 선수이자 2021 Highland Trail 550의 우승자인 기계 엔지니어인 Liam Glen입니다. 바이크패킹 경주(Liam의 단일 속도 Stooge Cycles Scrambler 갤러리가 있습니다).

알루미늄은 중저가형 프레임에 적합한 금속으로, 가벼운 무게, 강성, 타의 추종을 불허하는 경제성의 조합을 제공합니다.

흔히 "합금"이라고 불리는 알루미늄 프레임을 볼 수 있습니다. 순수 알루미늄은 자전거 프레임으로 만들기에는 너무 무르기 때문에 물리적 특성을 변경하기 위해 다른 요소와 혼합되기 때문입니다.

실제로 모든 금속 자전거 프레임은 같은 이유로 합금으로 만들어집니다. 강철 자체는 철의 합금이며 티타늄은 주로 알루미늄 및 바나듐과 합금됩니다.

알루미늄 프레임의 경우 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 알루미늄 합금인 6061 및 7005와 같은 숫자는 알루미늄과 혼합되어 각 합금을 형성하는 첨가제(주로 실리콘 및 마그네슘)에 대한 코드입니다. 모든 '레시피'에는 약간 다른 속성이 있습니다.

"모든 금속은 무게 대비 강도 비율이 매우 유사합니다"라고 Glen은 말합니다. "강도보다 더 중요한 것은 튜브의 너비와 벽 두께와 같은 요소입니다."

알루미늄 튜브를 조작하여 길이에 따라 다양한 특성을 부여하는 것은 상대적으로 쉽습니다. 알루미늄 튜브는 일반적으로 맞대어 있어 필요한 곳에 강성을 보장하고 그렇지 않은 곳에 무게를 줄입니다.

자전거 튜브는 무엇으로 만들어졌든 일반적으로 맞대어져 있습니다. 즉, 끝 부분이 더 두꺼워서 응력이 더 많이 걸리고 다른 튜브와의 연결을 위해 더 많은 재료가 필요한 반면, 무게를 줄이기 위해 중간 부분은 더 얇습니다.

직선 게이지 튜브는 두께 전체에 걸쳐 일관성이 있으며 일관된 특성을 갖습니다. 싱글 버티드 튜브는 한쪽 끝(예: 버텀 브래킷 접합부)이 더 두껍고, 더블 버티드 튜브는 양쪽 끝이 더 두껍고, 트리플 버티드 튜브는 튜브 중앙의 두께를 더욱 줄입니다.

버팅은 이야기의 일부일 뿐이며 고압 유체와 금형을 사용하여 튜브의 모양을 조정하는 과정을 설명하는 "하이드로포밍"이라고 설명되는 프리미엄 합금 프레임을 자주 볼 수 있습니다.

고급 알루미늄 자전거는 그 어느 때보다 발전했으며, 이 공정은 복잡한 모양을 형성하여 무게, 강도 및 편안함을 포함한 프레임의 특정 부분의 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 최신 알루미늄 프레임의 대부분은 공기 역학적 디자인 기능도 갖추고 있습니다.

알루미늄 튜브는 일반적으로 함께 용접되어 프레임을 만듭니다. 원시 용접은 외관상 상당히 울퉁불퉁할 수 있지만, 프리미엄 프레임의 깔끔한 외관을 위해 용접 후 매끄럽게 다듬어지는 경우가 많습니다. 또한 약간의 체중 감량에도 도움이 됩니다. 알루미늄 프레임을 용접한 후에는 합금을 원래의 강도로 되돌리기 위해 열처리를 거칩니다.

"[용접할 때] 국부적인 영역에 많은 열을 가하게 되면 금속의 특성이 국부적으로 변하고 용접부가 가장 약한 영역이 될 수 있습니다."라고 Glen은 말합니다. 용접 후 템퍼링은 이러한 현상을 완화하는 데 도움이 됩니다.