Материалы рам велосипедов - выбор, характеристики и цена

В зависимости от материала из которого изготовлена рама, кроме цены, они могут иметь и разные свойства.
По каким параметрам выбрать раму?
1.      Прочность и надежность;
2.      Амортизация (разные металлы имеют свойства амортизации) и борьба с вибрациями;
3.      Ремонтопригодность рамы;
4.      Вес;
5.      Жесткость. 

Какие материалы используются дли производства велосипедных рам?
·         Сталь (обычная, углеродистая, хромомолибденовая);
·         Алюминиевые сплавы (Al);
·         Титановые сплавы (Titanium);
·         Карбон, углепластик;
·         Редкие, экспериментальные и оригинальные материалы (магниевые (Magnesiumc), алюминиево-скандиевые, бериллиевые сплавы, бамбук и т.д.).
У каждой рамы есть свои плюсы и минусы.

Сталь

В велопроизводстве используется три типа стали:
Обыкновенная сталь (steel);
Высокотянутая или углеродистая сталь (High Ten);
Хромомолибденовые сплавы (Cro-Moly).

Обыкновенная сталь
Самый доступный, дешевый и простой материал. Используется для создания дешевых велосипедов (все что мы видим на рынках, крупных продовольственных магазинах и дешевые сегменты в веломагазинах). Рамы имеют свойства ржаветь, не самые прочные и весьма тяжелые.

Углеродистая (высокотянутая) сталь (High Ten)
Такая сталь уже более продвинутая с хорошими характеристиками и стойкостью к ржавчине. Она достаточно гибкая, чтобы гасить вибрации при катании, при этом имеет доступную цену
Отлично подходят для тяжелых людей, вплоть до 150 кг. 

Хромомолибденовая сталь (Cro-Mo)
Данный материал получается при добавлении молибдена во время варки рамы. Молибден придает стали мелкозернистую структуру, тем самым улучшая ее прочность. Cr-Mo прочнее, легче и надежнее чем другие виды стали, что увеличивает его стоимость. Он также меньше подвержен коррозии. 

Плюсы стальных сплавов:
·         Прочность (способность материала не разрушаться под воздействием на него нагрузки), жесткость (способность материала не менять форму под воздействием нагрузки), надежность и долговечность. Не боятся падений;
·         Не накапливает усталость, то есть рамы ломаются в течении времени, а не за один раз как алюминий;
·         Ремонтопригодность. Его достаточно легко заварить;
·         Низкая стоимость;
·         Комфорт. Данные рамы достаточно мягки и гасят неровности дороги. К слову поэтому, часто можно увидеть хорошие жесткие стальные вилки именно из стали. 
Минусы стальных сплавов:
·         Большой вес;
·         Могут ржаветь, особенно если оставлять на улице, кататься в дождь, иметь царапины.

Алюминий

Алюминий в чистом виде не применяется, так как он слишком мягкий. Поэтому используются сплавы с цинком, медью, магнием, марганцем и другими. 
Основной плюс таких рам - вес. Велосипеду с рамой из алюминия проще набрать скорость и въехать в горку, так как эффективность передачи энергии от ног к велосипеду выше. Однако если вы перестанете крутить педали, велосипед сразу же начнет останавливаться (инерция на стальных рамах лучше). К таким велосипедам надо привыкнуть после мягкой стали, так как они гораздо жестче и по другому рулятся. От этого же они хуже гасят вибрации на дороге, чем стальные аналоги. 
Другим минусом алюминия является тот факт, что он накапливает усталость и поломка происходит мгновенно без трещин, что повышает риск травмы. Не пугайтесь - обычные велосипеды почти никогда не ломаются в раме, только их экстремальные собратья. 
Из-за этих особенностей, алюминиевые рамы производят из труб бОльшего диаметра с толстыми стенками. От этого сильно увеличивается жесткость и минимизируется вес. 

Плюсы алюминиевых сплавов:
·         Меньший вес;
·         Рамы не ржавеют;
·         Высокие скоростные характеристики. 
Минусы алюминиевых сплавов:
·         Алюминиевая рама хуже гасит вибрации от дороги и все передается наезднику;
·         Недолговечность. После 5 лет использования велосипеда увеличивается риск появления трещин. Нужно внимательно за этим следить;
·         Более чувствительны к ударам и падениям. Поставить вмятину или даже погнуть раму весьма просто от среднего падения или удара; 
·         Плохая ремонтопригодность. Сварить алюминиевую раму сложно и всегда остаётся риск возобновления трещины;
·         Высокая цена. 

Титан

Если оценивать физические характеристики титановых рам, то этот материал можно назвать одним из лучших. Сочетает все лучшее от стальных и алюминиевых рам при этом почти лишен недостатков. 
Титан редок и дорог. В чистом виде не используется для производства. Сплавы используются с ванадием, молибденом, кремнием и другими материалами. 
Особенность этих сплавов в том, что они тяжело обрабатываются и требуют сложных технологий при сварке, что увеличивает цену.
Данный класс рам прекрасно справляется с бездорожьем и гасит вибрации от дороги. Меньше теряет скорость, более плавен в движении и лучше входит в повороты, чем алюминиевые аналоги. Он чуть хуже разгоняется, но после разгона отлично держит скорость, как на ровных, так и на плохих дорогах. 
Титан также не подвержен коррозии, можно кататься в любую погоду и время года, рама не реагирует на любые реагенты. 
Очень стойкие к тому, чтобы быть погнутыми или поцарапанными в отличии от алюминия/карбона. 
Вес может начинаться от 900 грамм!
Конечно есть и недостатки в виде цены, что обуславливается редкостью металла и сложностью обработки.

Плюсы титановой рамы:
·         Высокая прочность;
·         Меньший вес;
·         Мягкость. Даже большая, чем у стальной рамы. Отлично гасит вибрации на дороге;
·         Долговечность. Срок службы рамы более 15-20 лет;
·         Высокая антикоррозийная стойкость;
·         Устойчивость к механическим повреждениям, ударам и царапинам. 
Минусы титановой рамы:
·         Высокая цена;
·         Плохая динамика при разгоне;
·         Низкая ремонтопригодность – хотя сломать ее очень сложно.

Карбон

Это полимерный композиционный материал из переплетенных нитей углерода, расположенных в матрице из различных полимерных смол.
Такие волокна обладают большой продольной прочностью, т.е. разорвать их очень трудно, а вот боковая прочность у них низкая - они легко ломаются вбок. Поэтому в карбоновых конструкциях разные слои нитей располагаются в те стороны, на которые действуют силы в готовом изделии. 
Вторая составляющая карбона – смолы, их главная задача - удерживать волокна в заданном положении, сохраняя форму изделия. От них, зависит, насколько прочно разные слои нитей будут связаны друг с другом и финальные свойства готовых изделий.
Качественные карбоновые рамы отлично смягчают вибрации при поездках именно за счет тканевой структуры. Правильное же местоположение слоев ткани из карбоновых нитей дают хорошее гашение вибраций и упругость, которые сложно получить от алюминия. Поэтому производство карбоновых рам требует высокого уровня специалистов. 
Что влияет на жесткость и прочность карбоновой рамы?
·         Меньше смолы - крепче рама. 
·         Чем больше слоев в разных направлениях, тем прочнее рама. 

Плюсы карбона:
·         Малый вес, почти как у титановых аналогов, иногда даже легче (вес рамы от 900 грамм);
·         Высокая прочность;
·         Возможность изготовить раму любой прочности и формы, вплоть до индивидуальных особенностей (актуально для спорта);
·         Полное отсутствие коррозии.
Минусы карбона:
·         Только грамотно спроектированные рамы (с учетом всех особенностей производства), будут отрабатывать свою стоимость и она будет приносить удовольствие. В остальных случаях можно получить слишком жесткий или слишком мягкий велосипед;
·         Высокая цена; 
·         Хрупкость. Опасны точечные удары. В местах сколов или сильных царапин их крепость нарушается;
·         Очень сложно ремонтируются. Сегодня уже начали ремонтировать их, накладывая карбоновые заплатки на место точечных ударов, но изменение сечение трубы, изменяет направления нагрузок действующих на нее, что может плохо сказаться на управлении велосипедом, а также слабое место, так и останется самым слабым;
·         Средний срок службы – несколько лет; 
·         Сложность установки багажника.