与碳纤维相比，使用铝合金制造自行车车架和前叉有什么优势吗？

投稿专栏 • 2023年2月21日 13:49 • 阅读 4571

铝合金框架的主要优点往往是成本低得多、坚固性和可靠性更高（尽管它们不如钢框架耐用）。缺点是重量通常增加 50%–75%。

为了真正受益于碳纤维的卓越强度，需要复杂的布料铺层和成型工艺。一个典型的碳纤维自行车车架将包含大约 100-200 块单独的织物或带子，以及一些用于承受非常高应力的部件（例如悬挂接头和轴耳）的铝制配件通常需要在高压翻盖模具中进行一次循环，通常在将几个单独的框架部件最终装配成一个完整组件的过程中，第二个热循环是在高压釜中进行的

需要压力来最大程度地减少零件中的空隙和气泡，这些空隙和气泡会损害层间的粘合强度并破坏使用此类材料的目的。它还减少了无纬织物起皱的可能性。在零件从模具中出来后，通常会有一对修整/修整步骤。最后，该零件通常需要使用打磨和表面填料进行一定程度的修整，以产生光滑的油漆表面。除了碳布、粗纱和编织带的高成本外，整体碳纤维的劳动强度非常大，而且人工成本通常是总体成本的最大贡献者。

碳纤维在机织布的相对平面上非常牢固，但各层布之间的结合强度相比之下较弱。在工程术语中，该材料是“各向异性的”，这意味着它的强度和抵抗载荷的能力会根据零件中的应力方向而变化。这通常不适用于铝等金属。

由于布料铺叠的手工制作性质，在实践中，如果给定的布料铺设不当或部件在给定区域的应力方面设计不佳，则CFRP 可能容易出现一种称为分层的故障骑行过程中。

与 CF 布的铺层工艺相比，切割和铣削槽口/端盖，以及在铝管中切割钻孔的各种特征相对简单和快速。细铝管比碳管便宜得多然后可以将纤维布和管子快速组装在用于焊接的夹具中。整体焊接是铝合金自行车车架中劳动强度最大的工艺。然后将框架在数百摄氏度的烘箱中进行热处理，以减少焊缝中的热收缩应力并在管中产生均匀的高强度。可以通过用细沙或小苏打喷砂然后涂漆来完成整理。通常不需要修整和填充，因为管子已经具有光滑的表面光洁度。主要缺点是与碳纤维相比，铝的强度重量比较低。实际上，这种差异最多只有 3-4 公斤左右。