Grade 9 Ti-3Al-2,5 V titaaniputket polkupyörän rungoille, saumaton

Miksi luokan 9 titaani valitaan polkupyörän letkuksi

9. luokan titaani (Ti-3Al-2,5 V, UNS R56320) on ollut korkealaatuisten metallisten polkupyörärunkojen vertailumateriaalina vuosikymmeniä. Syynä on tasapaino, jota mikään muu helposti hitsattava metalli ei tarjoa samalla painolla: tiheys noin 4,48 g/cm3, huoneenlämpötilan vetolujuus vähintään 620 MPa, painoon nähden korkea väsymisraja ja riittävä kylmämuovattavuus ohuiksi, päittäisiksi putkiksi vetämiseksi. Seos on lähes alfa-titaanilaatua, joka säilyttää seostamattoman titaanin korroosionkestävyyden, joten paljas runko ei tarvitse maalia selviytyäkseen tien suolasta ja hiesta.

Kehyksen suunnittelu hyödyntää materiaalia sen sijaan, että taistelee sitä vastaan. Koska titaanin jäykkyys on suunnilleen puolet teräksen jäykkyydestä samanlaisessa seinässä, suunnittelijat käyttävät suurempia ulkohalkaisijoita ja ohuempia seiniä taivutus- ja vääntöjäykkyyden palauttamiseksi pitäen samalla rungon kevyenä. Luokka 9 sietää ohuen -seinägeometrian paremmin kuin vahvempi-titaanilaatu, koska se voidaan kylmävetää ja muotoilla halkeilematta.

Seostiedot ja putken geometriat

Putki toimitetaan joko suorana saumattomana putkena tai hitsatuna-ja-vedettävänä putkena pyöreinä, soikeina, aero-muotoisina tai vinoneliöprofiileina. Pyöreä putki on edelleen gramman vahvuuden mittapuu, kun taas muotoiltuja profiileja käytetään silloin, kun suunnittelija haluaa virittää sivuttaisjäykkyyttä tai parantaa pitoa putkiliitoksessa.

Puserrettu ja kartiomainen seinäsuunnittelu

Tavallinen suora{0}}mittaputki on yksinkertaisin tuote, mutta useimmissa suorituskykyisissä kehyksissä käytetään letkua, jonka seinä on molemmista päistä paksumpi ja keskeltä ohuempi. Paksut päät kantavat hitsin lämmön{2}}vaikutusalueen ja taivutusmomentin liitoksessa, kun taas ohut keskikohta vähentää massaa siellä, missä jännitys on pienin. Yleinen yläputken kaksois-tappigeometria on 0,9 mm molemmissa päissä ja 0,7 mm keskellä, ja ulkohalkaisija on vaatimaton. Kolminkertainen-putkella varustettu putki lisää toisen vaiheen, jotta siirtyminen on asteittaista ja jännityskeskittymä seinämän muutoksessa vähenee. Ostajien tulee ilmoittaa erikseen päädyn paksuus, keskipaksuus ja siirtymäpituus, koska nämä kolme numeroa määrittävät sekä rungon painon että väsymisiän.

Hitsaus ja jälki{0}}hitsaus runkorakentajille

Luokan 9 putket liitetään kaasuvolframikaarihitsauksella, yleensä ilman täyteainetta ohuissa-seinämäissä viisteissä tai ERTi-9-täytteellä, jossa pieni rako on täytettävä. Titaania ei voi hitsata ilmassa: sula allas ja sen takana oleva kuuma metalli imevät happea, typpeä ja vetyä, jolloin muodostuva liitos menettää sitkeyden. Käytännön säännöt ovat:

Tyhjennä putken sisäpuoli ja suojaa ulkopuoli erittäin-puhtaalla argonilla; älä hitsaa ennen kuin tyhjennys on ohjannut hapen alas.

Pidä lämmöntuotto alhaisena, käytä kaasulinssiä ja anna jokaisen hitsin jäähtyä ennen seuraavaa, jotta kehys ei kerää lämpöä.

Tavoittele kirkas hopeahelmi. Kulta- tai oljenväri on hyväksytty joissakin liikkeissä, mutta sininen tai harmaa ilmaisee saastumista, ja se tulee leikata irti ja hitsata uudelleen{1}}.

Poista lämpösävy kemiallisesti tai mekaanisesti hitsauksen jälkeen, koska sävytetty kerros on hauras ja on yleinen väsymishalkeaman alkamiskohta.

Jos liitoksesta on vapautettava jännitys vaativaa käyttöä varten, käytä polttimen sijaan kontrolloitua tyhjiötä tai inertti{0}}ilmakehän uunia kohtuullisessa lämpötilassa.

Väsymys, ajon laatu ja kestävyys

Runkovauriot, kun ne tapahtuvat, ovat lähes aina hitsaussaumojen väsymisvikoja, eivät putken rungon ylikuormitusvikoja. Titaanin väsymislujuus on hyvä, mutta lämmön{1}}vaikutusalue ja hitsin kärki ovat heikkoja kohtia, joten hitsin laatu, putken -pään sovitus-ylössovitus ja jälki-hitsauksen puhtaus hallitsevat käyttöikää. Ajon kannalta alhainen titaanin moduuli antaa rungon, joka vaimentaa tien tärinää huomattavasti teräkseen tai alumiiniin verrattuna, ja korroosionkestävyys tarkoittaa, että runko ei hajoa sisältäpäin kuten maalattu teräsrunko. Naarmut pysyvät kosmeettisina, koska passiivinen oksidikalvo uudistuu välittömästi paljastetulla pinnalla.

Yleisiä väärinkäsityksiä

Luokka 9 ei ole vahvin titaanirunkomateriaali. Grade 5 (Ti-6Al-4V) on vahvempi, mutta paljon vaikeampi vetää kylmänä ohueen päihitettyyn putkeen ja hitsata pienessä liikkeessä.

Anodisointi ja värilliset pinnat ovat kosmeettisia; ne eivät paranna rungon väsymisikää.

Ohuempi ei ole automaattisesti parempi. Noin 0,5 mm:n seinämän alapuolella keskiosassa kolhujen vastus ja nurjahdusvastus putoavat nopeasti.

Grade 9 -letkua ei voi vaihtaa kaupallisesti puhtaaseen Grade 2 -putkeen, jonka suunnittelu perustuu korkeampaan myötörajaan.

FAQ

K: Miksi polkupyörän putkissa käytetään luokkaa 9 luokan 5 sijaan?
Grade 9 yhdistää riittävän lujuuden, erinomaisen kylmämuovattavuuden ja hitsattavuuden, mikä mahdollistaa ohuen, päittäisen putken luotettavan vetämisen ja liittämisen.

K: Kuinka paljon päihitetty letku vähentää rungon painoa?
Säästö riippuu profiilista, mutta kaksinkertainen-tappisarja poistaa tyypillisesti 15-25 % putken massasta verrattuna saman pään paksuiseen suoraputkeen.

K: Voidaanko luokan 9 runko hitsata kotona?
Se voidaan hitsata TIG-hitsauksella, mutta täydellinen argonhuuhtelu, alhainen lämmöntuotto ja jälki{0}}hitsauksen sävyn poisto ovat välttämättömiä. ilman niitä liitos muuttuu hauraaksi.

K: Tarvitseeko titaanikehys maalia?
Ei. Passiivinen oksidikalvo suojaa metallia, joten maali on mieluummin kosmeettinen valinta kuin korroosiovaatimus.

K: Mikä seinämän paksuus on tyypillistä polkupyörän yläputkelle?
Kaksinkertaiset-yläputket kulkevat yleensä päistä 0,9 mm ja keskeltä 0,7 mm. Suunnittelijan asettama profiili on tarkka.

K: Kuinka kauan titaaninen polkupyörän runko kestää?
Väsymisikää säätelevät hitsin laatu ja sovitus-enemmin kuin itse putki; hyvin rakennetulla-rungolla, joka estää kontaminaatiota hitsauksen aikana, on erittäin pitkä käyttöikä.