I. composants de base du matériau d'épaulement en aluminium
Le matériau de l'épaulement en aluminium du vélo est basé sur l'alliage d'aluminium, dont l'application la plus répandue est l'alliage d'aluminium de la série 6000, en particulier l'alliage d'aluminium 6061 et 6063. Le composant principal de ces deux types d'alliages est l'aluminium, tandis que le magnésium (MG) et le silicium (si) sont ajoutés en tant qu'éléments d'alliage principaux, formant un système d'alliage Al - Mg - si. L'ajout de magnésium améliore considérablement la résistance et la dureté de l'alliage, tandis que le silicium contribue à améliorer les propriétés de coulée et les propriétés d'usinage de coupe de l'alliage, le rapport raisonnable des deux permet à l'alliage d'atteindre un équilibre idéal entre résistance et plasticité.
En plus du magnésium et du silicium, certains matériaux d'épaulement en aluminium haut de gamme ajoutent de petites quantités d'éléments tels que le cuivre (Cu), le manganèse (mn) ou le chrome (CR) pour le traitement de microalliage. Par exemple, l'ajout de cuivre peut améliorer davantage la résistance et la résistance à la chaleur de l'alliage, ce qui convient à une utilisation sur des sites plus sollicités; L'ajout de manganèse et de chrome affine les grains, améliore la résistance à la corrosion et les propriétés de traitement de l'alliage et prolonge la durée de vie des épaulements en aluminium. La teneur en ces éléments d'alliage est généralement contrôlée à un niveau inférieur afin d'assurer la performance globale optimale du matériau.
II. Caractéristiques de performance clés des matériaux
La légèreté est l'un des avantages les plus remarquables du matériau d'épaulement en aluminium. La densité de l'alliage d'aluminium est d'environ 2,7 G / cm³, soit environ un tiers de celle de l'acier, et les épaulements en alliage d'aluminium réduisent efficacement le poids global du cadre du vélo, améliorant ainsi l'agilité et la maniabilité de la conduite. Pour les trajets quotidiens, les déplacements récréatifs et les vélos d'exercice bas et moyen de gamme, la conception légère réduit l'effort physique du cycliste et améliore l'expérience de conduite.
En termes de résistance, l'alliage d'aluminium de la série 6000 après avoir subi un traitement thermique tel que le traitement thermique T6 a une résistance à la traction et une limite d'élasticité élevées, capables de répondre aux exigences mécaniques de l'épaulement en tant que site de fixation du cadre. Les épaulements en aluminium doivent résister à la force d'impact transmise par la roue, au couple lors de la conduite et au poids de la carrosserie, la résistance à la traction de l'alliage d'aluminium 6061 - T6 peut atteindre plus de 310 MPa et la limite d'élasticité jusqu'à 276 MPa, ce qui est suffisant pour faire Face à ces situations de stress complexes et garantir la sécurité de la conduite.
Une bonne résistance à la corrosion est également une caractéristique importante du matériau d'épaulement en aluminium. L'alliage d'aluminium formera naturellement un film d'oxyde dense dans l'air, ce film d'oxyde peut empêcher efficacement le métal interne d'être davantage corrodé, même lorsqu'il est utilisé dans un environnement humide et pluvieux, il peut conserver une meilleure apparence et performance. En outre, certains épaulements en aluminium sont également soumis à des traitements de surface tels que l'anodisation, la peinture électrophorétique, etc., ce qui améliore encore sa résistance à la corrosion et à l'usure et prolonge sa durée de vie.
L'excellente plasticité et les performances de traitement sont une autre raison importante pour laquelle les matériaux d'épaulement en aluminium sont largement utilisés. Les alliages d'aluminium ont de bonnes propriétés d'extrusion, de forgeage et de soudage et sont capables de fabriquer des épaulements de différentes formes et structures grâce à de nombreux processus de traitement pour s'adapter aux besoins de conception de différents cadres. Par example, un épaulement de section complexe peut être réalisé par un procédé d'extrusion améliorant la précision de son raccordement aux tubes du cadre; Grâce au processus de forgeage, il est possible d'obtenir des épaulements tissulaires denses et plus résistants, adaptés à une utilisation sur des zones plus sollicitées.
Iii. Impact du processus de traitement sur les propriétés des matériaux
Le processus de traitement a un impact important sur la performance du matériau d'épaulement en aluminium, différents processus de traitement peuvent entraîner des changements dans l'Organisation et la performance du matériau. Les processus communs de traitement d'épaulement en aluminium comprennent le moulage par extrusion, le moulage par forgeage et le moulage par moulage, etc.
Le moulage par extrusion est actuellement l'un des processus les plus utilisés dans la production d'épaulements en aluminium. Le processus consiste à placer le flan d'alliage d'aluminium chauffé dans une filière d'extrusion, à appliquer une pression à travers une extrudeuse pour que le flan soit extrudé à la sortie de la filière, formant un épaulement de la forme souhaitée. Le moulage par extrusion permet aux grains d'alliage d'aluminium d'être alignés dans la direction d'extrusion pour former un tissu fibreux, améliorant ainsi la résistance et la plasticité du matériau. En outre, l'efficacité de production du moulage par extrusion est élevée, la précision dimensionnelle du produit est élevée et convient à la production en série, de sorte qu'il est largement utilisé dans la fabrication d'épaulements en aluminium pour bicyclettes de milieu de gamme et bas de gamme.
Le formage par forgeage consiste alors à former un épaulement de forme souhaitée en appliquant une force d'impact ou une pression sur le flan d'alliage d'aluminium pour le déformer plastiquement dans le moule. Le processus de forgeage affine le grain et rend le tissu du matériau plus dense, améliorant ainsi considérablement la résistance et la ténacité de l'épaulement. Les propriétés mécaniques des épaulements en aluminium forgé sont supérieures à celles des produits moulés par extrusion et conviennent à une utilisation sur des vélos de sport haut de gamme ou des vélos de montagne plus sollicités, mais le processus de forgeage est moins productif et plus coûteux, de sorte que la portée de l'application est relativement étroite.
Le moulage par coulée consiste à verser l'alliage d'aluminium fondu dans un moule et à former un épaulement après refroidissement et Solidification. L'avantage du processus de coulée est qu'il est possible de produire des épaulements de forme complexe, mais l'Organisation de son matériau est relativement lâche, il y a des trous d'air, des inclusions et d'autres défauts, la force et la ténacité sont faibles, donc seulement pour certains épaulements de vélo bas de gamme ou des accessoires qui ne sont pas très exigeants en termes de performances.
Iv. Scénarios d'application et tendances du développement
Les épaulements en aluminium, grâce à leurs excellentes propriétés combinées, ont un large éventail de scénarios d'application dans le domaine du cyclisme. Dans les vélos de banlieue quotidiens et les vélos de loisirs, les épaulements en aluminium sont le choix principal, leurs caractéristiques légères et à faible coût peuvent répondre aux besoins de cyclisme du grand public; Dans les vélos d'exercice bas et moyen de gamme, tels que les vélos de route et les vélos de montagne, les épaulements en aluminium sont également largement utilisés, ce qui permet d'obtenir de meilleures performances en optimisant la conception et le processus de traitement.
Avec le développement continu de l'industrie du vélo, le matériau d'épaulement en aluminium est également constamment mis à niveau et amélioré. D'une part, en améliorant davantage la résistance et la ténacité des alliages d'aluminium et en réduisant l'écart avec les matériaux haut de gamme tels que la fibre de carbone, les alliages de titane grâce à la technologie de micro - alliage et au processus de traitement thermique avancé; D'autre part, grâce à une conception optimisée de la structure et à un processus d'usinage léger, le poids des épaulements en aluminium est encore réduit et les performances globales du vélo sont améliorées, sous réserve d'une résistance garantie. En outre, la recherche et le développement de matériaux en alliage d'aluminium respectueux de l'environnement sont également devenus tendance à réduire la consommation d'énergie et la pollution de l'environnement dans le processus de production.
Dans l'ensemble, l'épaulement en aluminium de bicyclette avec l'alliage d'aluminium de série 6000 comme matériau de base, en raison de la légèreté, de la haute résistance, de la bonne résistance à la corrosion et des propriétés de traitement, est devenu une partie importante du site de fixation du cadre de bicyclette. Dans le développement futur, avec les progrès continus de la technologie des matériaux et des processus de traitement, les épaulements en aluminium continueront à jouer un rôle important dans l'industrie du vélo.
