En réponse à une autre question sur les matériaux de cadre, j'ai pensé qu'il pourrait être utile de commencer par une question plus répondable. Une réponse par matière svp, avec un exemple de cadre de vélo utilisant cette matière.

Veuillez utiliser le format que j'ai utilisé dans mes réponses pour faciliter la comparaison des documents.

Je ne vois aucun inconvénient à ce que tous les 400+ alliages d'acier soient répertoriés si quelqu'un veut le faire, mais "l'acier" doit être spécifiquement de l'acier doux de faible qualité plutôt qu'un alliage spécifique. De même pour l'aluminium, le titane, le magnésium et d'autres métaux.

Pour les composites, y compris les composites métalliques, je préférerais encore des exemples spécifiques avec des détails (il y a une grande différence entre le béton armé en acier et les composites kevlar / polyester). J'aimerais aussi voir des vélos étranges et merveilleux inclus.

Matériaux

(c.-à-d. index des réponses. Veuillez mettre à jour les liens lorsque vous ajoutez une réponse):

Les métaux

• Vélos en aluminium
  • Aluminium
  • Scandium - Alliage d'aluminium
• Vélos en acier
  • Columbus Steel (pas encore écrit)
  • ChromeMoly Steel (pas encore écrit)
  • Gaspipe Steel
  • Ishiwata Steel (pas encore écrit)
  • Kaisei Steel (pas encore écrit)
  • Acier doux
  • Reynolds Steel (nécessite une extension)
  • Tange Steel (pas encore écrit)
  • Vitus / Super Vitus Steel (pas encore écrit)
• Titane
• Béryllium
• Or (pur) (théorique)
• Magnésium (pas encore écrit)

Biologique

• Bambou
• Des os
• Vélos en bois
  • Bois sculpté
  • Contreplaqué (composite)
  • Bois (cadre complet et vélo)
• Carton (pas encore écrit) ( /bicycles//a/44582/20060 ) **

Composites et polymères

• Fibre de carbone
• Fibre de lin (90% lin, 10% carbone)
• Plastique

Spécifique à la mise en page

• Câbles aka Tensegrity ou Tensional Integrity
• Imprimé en 3D (pas encore écrit)

Des os

Densité moyenne 1,84 g / cm³ pour l'os sec.

Ce serait un très mauvais matériau pour un cadre de vélo, et il est fort probable que tout vélo en os ait vraiment un noyau métallique au milieu.

Avantage

• Facteur de choc, ou dans le cadre d'un costume ("La mort chevauche un cheval pâle")

Désavantage

• Les os ne sont pas particulièrement structurants en eux-mêmes. Un squelette est également constitué de tendons et de cartilage et de tissus mous.

• Durabilité - les os qui se dessèchent deviennent cassants et se cassent facilement.

• Intolérante - Une fissure peut passer très rapidement d'une racine des cheveux mineure à une rupture complète.

Acier doux

La densité varie de 7,75 à 8,05 g / cm3

De nombreux BSO sont en acier doux ou en acier recyclé avec si peu de soin pour leur composition qu'il s'agit effectivement d'acier doux. Les exemples incluent ce vélo KMart . Cette question sur l' identification BSO a plus.

Les avantages

• pas cher pour acheter
• facile à utiliser - la technologie est courante et les machines sont abordables
• facile à réparer - si votre vélo est en acier, vous pouvez le réparer avec une forge si vous le devez, il est donc plus réparable que tout autre matériau du cadre.

Désavantages

• faible / lourd - pour une résistance donnée, vous avez besoin de plus d'acier doux que d'autres matériaux de châssis courants.
• rouille - des éclats dans la peinture ou une immersion dans l'eau entraîneront la corrosion du cadre.

Titane

Densité 4,506 g / cm³

Les avantages

• Le titane possède de nombreuses caractéristiques positives qui le rendent idéal pour la construction de cadres de vélo. Le titane a une excellente élongation, résistance à la traction et résistance à la fatigue. Les cadres en titane peuvent généralement être construits aussi légers qu'un cadre en aluminium, mais avec une durée de vie beaucoup plus longue similaire (ou plus longue) qu'un cadre en acier.
• Le titane a une résistance à la corrosion extraordinaire, même dans un environnement agressif comme l'eau de mer, et ne nécessite pas de peinture ou de revêtement. Cela se traduit également par un entretien plus facile, car les rayures et les imperfections mineures ne causeront aucun problème sans revêtement.
• Il est possible de réaliser une monture "haut de gamme" légère et solide en titane qui aura une longue durée de vie. Le titane est actuellement le matériau de choix pour les cadres personnalisés et uniques. Il est rentable (relativement parlant) de concevoir et de construire un seul cadre en titane, tandis que d'autres matériaux «haut de gamme» (comme le carbone) sont prohibitifs pour concevoir et construire un seul cadre.

Désavantages

• Le titane est un matériau coûteux. Les prix des matières premières sont le plus souvent plus élevés que les autres options métalliques. (En dehors de l'or pur , peut-être).
• Le titane peut être difficile à travailler. Le titane nécessite différentes procédures d'usinage et de soudage. Le non-respect de ces procédures peut entraîner des soudures contaminées qui échoueront.
• Le titane est un mauvais conducteur d'électricité, de sorte que le cadre ne peut pas être utilisé comme une jambe d'un circuit d'éclairage.

Contre-plaqué

Densité

• 0,46-0,52 g / cm ^ 3 pour le contreplaqué de conifère
• 0,62 g / cm ^ 3 contreplaqué mixte
• 0,68 g / cm ^ 3 pour le contreplaqué de bouleau

Techniquement un matériau composite, le contreplaqué a été utilisé de différentes manières pour fabriquer des cadres de vélo. Les deux plus évidents sont en tant que matériau en feuille et en tant que matériau linéaire.

Les avantages

• le bois est facile à travailler (les outils sont bon marché et facilement disponibles)
• le contreplaqué est facile à trouver

Désavantages

• encore plus faible que l'acier doux, ce qui rend la conception difficile et les cadres lourds
• composite époxy, donc les expoxies (colle et scellant) doivent être choisis avec soin et peuvent être toxiques
• les éléments clés du cadre seront toujours en métal, ou un grand effort doit être fait pour les fabriquer à partir de bois.
• la durabilité n'est pas excellente (des années plutôt que des décennies)

Vélo Sawyer par Jurgen Kuipers via CityLab

BONOBO PLYWOOD BICYCLE via CycleExif

_{(source: coocan.jp )}

Vélos SANOMAGIC en acajou par Sueshiro Sano

Polymère renforcé de fibre de carbone

La densité varie de 1,75 à 2,0 g / cm3 et varie selon le type et le drapage.

Les cadres en fibre de carbone (CF) sont fabriqués à partir de feuilles de fibres de carbone fixées dans une résine polymère, généralement époxy.

En 1975, le premier vélo tubulaire CF apparaît, l'Exxon Graftek, il avait des pattes en acier et était susceptible de se casser. En 1986, Kestrel et Trek ont ​​lancé des vélos à cadre CF.

Un exemple moderne et haut de gamme d'un vélo en fibre de carbone est un Pinarello Dogma F8 qui est piloté par Team Sky et donc par Team Bradley Wiggins.

Bien que Sheldon Brown et d'autres ne soient pas très enthousiastes à propos de la mucoviscidose, il existe une opinion très répandue selon laquelle la mucoviscidose est le meilleur matériau pour courir et rouler rapidement.

Les avantages

• Un rapport rigidité / poids très élevé peut conduire à des cadres rigides mais très légers.
• CF a une force directionnelle, ce qui signifie qu'en fonction de l'alignement des fibres, il peut être utilisé pour fabriquer des cadres rigides lors du transfert de puissance mais conformes lors de l'absorption des vibrations de la route.
• CF est capable de former une large gamme de formes, ce qui signifie que les tubes à profil aérodynamique peuvent être créés plus facilement qu'avec les métaux.
• Les CF ne s'usent pas de la même manière que les métaux, ce qui signifie qu'ils peuvent théoriquement avoir une durée de vie indéfinie car ils ne s'usent pas sous des forces régulières. CF n'est pas sujet à la corrosion même sans revêtement / peinture.
• Bien que le processus de mise en place prenne beaucoup de temps, il ne nécessite pas de niveaux élevés de compétence. Cela signifie que les travailleurs moins qualifiés sont capables de produire des cadres CF.
• Peut-être que certaines personnes aiment l'apparence et le statut d'un vélo CF. Je me souviens quand j'ai eu un vélo CF pour la première fois que mes amis non cyclistes pensaient que c'était une sorte de vaisseau spatial et voulaient le soulever juste pour sentir son poids.

Désavantages

• Les cadres CF sont chers en raison du temps nécessaire pour déposer à la main toutes les bandes individuelles de CF.
• Les cadres CF (ou toutes pièces) nécessitent un assemblage plus soigné et qualifié. Un lubrifiant spécial doit être utilisé pour empêcher les pièces de se coller ensemble, et CF ne tolérera pas un serrage excessif ainsi que le métal.
• Les cadres CF ont tendance à s'endommager facilement. Parce que CF a une force directionnelle, cela signifie qu'il est moins résistant aux forces auxquelles il n'est pas conçu pour être exposé, c'est-à-dire les collisions. Lorsque les forces sont appliquées de manière à ce que les fibres CF ne prennent pas la contrainte elles-mêmes, c'est la matrice polymère qui prend toute la force et est donc plus facilement cassée.
• Dans le même temps, les dommages sont souvent imperceptibles. Lorsqu'un cadre métallique aura une bosselure ou un coude visible, un cadre CF peut sembler intact, mais peut en fait se délaminer à l'intérieur, entraînant une défaillance soudaine et inattendue par la suite.
• CF n'est pas facilement réparable; en fait, beaucoup de gens diraient qu'il ne peut pas être réparé. Dans tous les cas, si un cadre CF coûteux est cassé, vous ne voudrez probablement pas courir à nouveau dessus au cas où il y aurait un risque d'échec soudain du travail de réparation.
• Les vélos CF perdent rapidement de leur valeur. Si vous achetez un vélo CF, c'est probablement parce que vous voulez courir dessus ou au moins rouler vite, donc vous achetez quelque chose qui est à la pointe de la technologie pour votre prix. cependant, parce que la technologie des vélos CF s'est améliorée très rapidement au cours des deux dernières décennies et continue de s'améliorer maintenant, cela signifie que votre achat sera rapidement dépassé par les vélos plus récents.
• Beaucoup de gens qui achètent des vélos CF se retrouveront avec un vélo qui dépasse de loin leur capacité. Un apprenant conducteur n'ira pas beaucoup plus vite dans une Porsche 911 que dans une Nissan Micra. Les gens craignent pour la commercialisation des vélos CF comme la seule option pour acheter un bon vélo, ou que c'est le meilleur moyen d'aller plus vite plutôt que de s'entraîner davantage et de perdre quelques kilos.

Vélo en bois uniquement

Il s'agit davantage d'un exemple de ce qui est techniquement possible que d'un matériau particulièrement pratique.

Advantanges

• rareté / valeur de choc

Désavantages

• difficile de faire des roulements à partir de bois
• de nombreux compromis sur les performances requis en raison des limites du matériau

Vélo en bois pur par Slawomir Weremkowicz (via BuzzHunt)

Or pur

Remarque: cette image n'est pas un vélo en or pur - elle vient d'être plaquée.

Cette réponse n'a pas été faite dans la vraie vie, mais elle a fait l'objet de nombreuses discussions sous Pouvez-vous faire un cadre de vélo en or 24 carats?

Avantage

• Facteur Bling - il a l'air "WOW" Un affichage grossier de la richesse visant à impressionner les autres rires.

Désavantages

• Résistance des matériaux et durcissement - l'or ne durcit pas lorsqu'il est chauffé et trempé, comme l'acier

• Déformation - les décrocheurs auraient une durée de vie très limitée car ils s'écraseraient sous pression. Vos décrocheurs devraient être faits de quelque chose de mieux que de l'or.

Pour les deux raisons ci-dessus, les roues et les rayons, les essieux, la cassette de chaîne de manivelles, les roulements, les pièces de frein, les câbles Bowden, les jantes, les écrous et les écrous ne pouvaient pas être en or.

• Abrasion - L'or pur n'est pas très résistant à l'usure. C'est pourquoi les bijoux de tous les jours sont souvent en or 9 ou 18 carats, pas en or pur 24 carats. Votre vélo en or commencerait à déteindre sur tout ce qu'il frôlerait. Et toute sorte d'accident pourrait laisser une pluie de poussière d'or dans l'asphalte. Plus d'informations ci-dessous.

• Poids - l'or est de 19,32 grammes par centimètre cube. L'acier varie de 7,75 à 8,05 g / cm ^ 3 et l'aluminium est de 2,7 g / cm ^ 3 La fibre de carbone est plus difficile à cerner, mais la fibre elle-même est de 1,6 à 2,2 g / cm ^ 3 Un vélo fabriqué avec le même volume de le plomb pur serait plus léger qu'un or, car le plomb n'est que de 13,55 g / cm ^ 3

• Coût Au 15/11/2016, l'or est à 39600 USD / kilo. Un cadre de vélo en carbone super léger à 780g vous coûterait plus de 30000 USD pour le matériau seul, en supposant que les résistances du matériau pourraient y faire face. Un cadre de 5 kilos plus probable vous coûtera 200 000 $ US. Même écraser votre vélo et frotter 5 g d'or laisserait 200 $ de métal sur le bord de la route.

En réalité, il s'agit plus probablement d'un vélo en acier électro-plaqué or, ou d'un cadre en aluminium anodisé sous une très fine couche d'or 9 carats.

Bambou et composite de fibre de carbone de bambou

Les vélos en bambou sont depuis bien plus longtemps que la plupart des gens ne le pensent. Les premiers brevets pour les vélos en bambou ont été délivrés en Angleterre et aux États-Unis en 1894 et 1896, respectivement.

Avec l'avènement de Green Thinking, les vélos en bambou reviennent lentement à la mode.

Cadre en bambou composite fibre de carbone. Avec l'aimable autorisation de Biotic Bikes :

Les cadres en tube de bambou avec joints métalliques / composites peuvent être construits à la maison plus facilement que de nombreux autres matériaux de cadre

Les avantages

• Rapport résistance / poids élevé, résistance à la traction plus élevée que l'acier!
• Contrôle naturel des vibrations pour une conduite plus confortable
• Durable
• Léger, le bambou a une densité de 0,35 g / qcm
• Dans de nombreuses régions en développement du monde, les vélos en bambou stimulent l'industrie locale

Désavantages

• Si aucune procédure de CQ appropriée n'est en place, les matières premières peuvent naturellement être compromises
• Le bambou étant un matériau naturel, aucun aspect cohérent ne peut être garanti (cela peut être considéré comme un avantage par certains)

Béryllium (alliage)

Métal ridiculement rare et incroyablement performant. Il a une densité de 1,85 g / ml (comparable à la fibre de carbone), une résistance à la traction de 270 MPa et un module de Young (rigidité) de 300 GPa (meilleur que l'acier). Le béryllium et ses alliages sont largement utilisés dans les applications aérospatiales et de défense.

Malheureusement, il y a quelques inconvénients. Premièrement, parce que sa rigidité est disproportionnée par rapport à sa résistance, il échoue à faible allongement. Cela signifie qu'il est fragile. Cela le rend également difficile à travailler, et des processus de fabrication très laborieux sont nécessaires pour le former correctement. En raison de son extrême rareté, la substance coûte environ 8 000 $ / kg uniquement pour le métal en vrac. De plus, le métal est très toxique et sa poussière ou vapeur peut vous tuer.

Je ne connais qu'un exemple de vélo avec cadre en béryllium. Bush Wellman (une entreprise de Be) a fabriqué un cadre pour un vélo de montagne American Bicycle Manufacturing M-16 en 1990 pour 25 000 $ (en dollars de 1990). Je crois que le cadre pesait environ 900g.

Les câbles d'acier aka Tensegrity ou tensionnel intégrité

Ce n'est pas un matériau de construction de cadre unique car les fils ou les câbles ne fonctionnent que sous tension. Ce vélo nécessite donc au moins deux poutres en un autre matériau non compressible, sous la forme d'une poutre principale et d'une tige de selle.

Plus tôt:

Construction plus moderne avec un seul fil:

Les avantages

• Moins de zone frontale, moins de résistance au vent et donc plus aérodynamique.

• Théoriquement plus léger que les tubes.

Désavantages

• Pas plus léger que les tubes, car le faisceau principal doit être plus costaud et le câble en acier n'est pas léger en premier lieu.

• Cheesecutter - En cas d'accident, le topwire / toptube infligerait des dégâts nettement plus concentrés en raison de sa plus petite taille. Comme ces fils raillants utilisés pour couper du fromage de fantaisie. reculer

• Flex - ces vélos étaient excessivement conformes dans le sens horizontal.

Futur

Certains développements ont été réalisés avec des câbles kevlar et des poutres principales en fibre de carbone.

Fibre de lin / fibre

Schwinn Vestige était (est?) En fibre de lin (90 pour cent de lin, 10 pour cent de carbone).

http://bicycletimesmag.com/review-schwinn-vestige-made-from-flax-fiber/

Les avantages

• Vert - il semble écologiquement consciencieux.

Désavantages

• Greenwashing - ce n'est pas aussi conscient de l'environnement qu'il n'y paraît.

Plastique

Densité

~ 0,91 g / cm³ pour le polypropylène (triangle # 5)
~ 0,92 g / cm³ pour le polyéthylène basse densité (triangle # 4)
~ 0,95 g / cm³ pour le polyéthylène haute densité (triangle # 2)
1,03-1,06 g / cm³ pour le polystyrène (triangle # 6)
1,35-1,38 g / cm³ pour les bouteilles d'eau PETE (triangle # 1)
1,32-1,42 g / cm³ pour le chlorure de polyvinyle PVC (triangle # 3)

Il y a eu quelques tentatives de construction de vélos en plastique depuis les années 70. Les matériaux de construction comprennent le Lexan et le HDPE (polyéthylène haute densité), mais je ne trouve aucune preuve de succès commercial dans les vélos pour adultes. Les vélos en plastique pour enfants sont populaires mais ils sont généralement sous la forme de vélos d'équilibre sans pédales (toujours techniquement un vélo?).

https://www.designboom.com/cms/images/user_submit/2011/07/frii5.jpg

Avantages (Pour les vélos enfants)

• Poids léger
• Pas cher
• Pas d'arêtes vives

Désavantages

• Lourd
• Trop flexible
• Se détériore lorsqu'il est soumis à la lumière UV
• Gênant

Scandium

Densité 2,985 g / cm³

Les "cadres Scandium" se réfèrent en fait à des cadres spécifiques en alliage d'aluminium avec une petite quantité de scandium (souvent moins de 1%).

Les avantages

• Avantages similaires à l'aluminium, légers et rigides.
• Plus solide et plus durable que les autres alliages d'aluminium. Les Russes ont construit des pièces de missile à partir de scandium pour des missiles conçus pour être tirés à travers la glace polaire. Certaines parties des lignes de chasseurs MiG ont également été construites à partir d'alliages de scandium.
• Scandium augmente également la durabilité du soudage de l'aluminium, ce qui signifie que les soudures sont moins sujettes à la rupture et que l'épaisseur du tube peut être réduite au niveau des joints (plus léger).

Désavantages

• Assez cher et assez niche. Était peut-être moins cher que le carbone au début, mais récemment, il a été laissé de côté car le carbone devient moins cher et les techniques de fabrication augmentent pour améliorer le carbone.

• Plus cher que les autres alliages d'aluminium. Moins accordable que le carbone. Moins accordable et moins durable que le titane.

Sommaire

Le scandium finit (actuellement) par être un matériau très spécialisé qui offre des avantages sur tous les autres matériaux, mais souvent seulement légèrement. C'est dans un endroit étrange en tant qu'aluminium très, très haut de gamme que l'on peut facilement éviter d'acheter en payant un peu plus pour passer au titane ou à un cadre en carbone à prix modéré. Kona a ressenti cela à propos du scandium en 2008. Huit ans plus tard, ils introduisent des cadres de VTT en carbone. Pour moi, cela dit que le carbone est enfin arrivé à un endroit où le scandium est devenu d'une utilisation très limitée en raison de son prix.

Le scandium (techniquement un alliage scandium-aluminium) était populaire pendant un court instant - Salsa, vaudou, Kona ont tous fabriqué des cadres scandium à un moment donné. Kona note:

Le scandium est le huitième élément rare le plus abondant sur terre. Un métal blanc argenté extrait de la croûte terrestre, Scandium est un raffineur de grain puissant qui, lorsqu'il est ajouté aux alliages d'aluminium, augmente la résistance et la durabilité du matériau de 50%. Pour ce faire, il «redresse» les grains de l'alliage, ce qui rend le métal moins sensible à la rupture. Utilisées pour la première fois par ces russes rusés pendant la guerre froide, les ailettes de guidage construites en alliages Scandium sur des missiles ne pouvaient résister à des forces incroyables, ne subissant aucun dommage même lorsqu'elles étaient tirées à travers la calotte polaire. Les alliages Scandium sont devenus un ajout très avantageux aux avions de construction soviétique, leur conférant des avantages incroyables en termes de poids, de maniabilité et d'autonomie.

C'est cette résistance et cette durabilité qui font des alliages Scandium un matériau si attrayant pour la fabrication de vélos. La résistance est tellement plus élevée (l'alliage Scandium est deux fois plus résistant que l'aluminium 6061 ou 7005) que nous pouvons utiliser beaucoup moins de matériau pour obtenir des caractéristiques de conduite similaires à l'acier. Et nous aimons la sensation sexy et conforme de l'acier. Avec Scandium, nous pouvons réduire le poids de nos cadres en aluminium de 10 à 15%.

Source: http://konabikeworld.com/08_tech_scandium.htm

http://salsacycles.com/bikes/archive/campeon

Imprimé en 3D

La réponse doit être complétée

Bois sculpté

Bien qu'ils soient plus chers que le contreplaqué, le bambou ou le bois dimensionnel, les cadres en tubes de bois sculptés (ou même monocoques) existent.

Les avantages

• la résistance directionnelle (un peu comme CF) permet des cadres rigides mais absorbant les vibrations
• bon rapport résistance / poids
• potentiellement écologique
• résistant aux bosses grâce aux parois plus épaisses
• semble et se sent génial (subjectif)

Désavantages

• a besoin de tubes plus épais
• très difficile à bien utiliser
• facilement endommagé par l'humidité, sauf traitement spécial
• très cher en raison de la main d'œuvre (et parfois des bois exotiques)

Gaspipe Steel

Un terme dérisoire pour les tubes en acier «haute résistance» ou en acier doux utilisés pour construire des vélos bon marché. Comme les vélos bas de gamme sont fabriqués en acier de mauvaise qualité, les constructeurs compensent en utilisant des tubes lourds et épais.

Ces tubes sont souvent de calibre simple ou simple, ils ont donc une épaisseur de paroi constante tout le long du tube, tandis que les cadres de meilleure qualité sont fabriqués à partir de tubes aboutés qui peuvent avoir deux ou trois épaisseurs différentes en fonction des charges et de la distance d'une soudure. .

Différence avec les autres aciers

Tout l'acier a le même "module Youngs" (mesure de la rigidité). Ce qui change entre le tuyau à gaz et les tubes supérieurs est la résistance, donc l'acier à gaz tiré à une épaisseur de 0,4 mm (le morceau de tube Reynolds le plus fin) se pliera sous beaucoup moins de pression.

Les avantages

• Coût. Ce tube à jauge simple est moins cher.
• Efficacité. Les tubes obturés doivent être fabriqués dans les longueurs requises. Le tube ordinaire peut être commandé en plus grandes longueurs, puis coupé pour répondre aux exigences, ce qui réduit le gaspillage.
• Réparable. L'acier peut être fixé beaucoup plus facilement que la plupart des autres matériaux de cadre.

Désavantages

• Poids. Poids approximatifs pour un cadre en acier nu et sa fourche.

Poids des tubes
Reynolds 531 Superlight / 531pro / 753 5,5 lb à 5,75 lb ou 2,5-2,6 kilogrammes
Reynolds 531DB / 531C 6 lb ou 2,7 kilogrammes
Reynolds 531ST (tube standard) 7 lb ou 3,2 kilogrammes
Tubes de calibre ordinaire de bonne qualité 7 lb à 9 lb ou 3,2-4,1 kilogrammes
Tubes de calibre ordinaire bon marché de 9 lb à 13 lb, ou 4,1 à 6 kilogrammes

Remarque: "531" indique différents types de tubes de qualité . Voir l'entrée Reynolds dans ce CW pour plus d'informations.

Il s'agit du tube d'échafaudage, du tube de gaz en pouces et huitième, du tube en pouces et en huitième 531 (≈ ≈29 mm), du tube de gaz en pouces et du tube en pouces 531. Où «baril de gaz» signifie le matériau qui a effectivement été utilisé comme conduits de gaz.

Voici un vélo gaspipe - un "olmo" On ne pouvait pas dire en regardant que c'est lourd.

Remarque: techniquement, le tuyau est fabriqué à partir de métal plat qui a été laminé et est joint avec une soudure de couture. Le tube est formé comme une forme fermée et n'a pas de couture.

Voir aussi les entrées d'acier Reynolds et Ishtawa ailleurs dans ce CW.

Alliage d'aluminium

Histoire

Les premiers vélos en aluminium ont été fabriqués au tournant du siècle. C'est-à-dire: le 19e siècle. La première documentation sur l'aluminium utilisé comme matériau de cadre de vélo est trois exemples réalisés pour un salon parisien par Clément Cycles en 1893. Ce vélo n'était pas fait de tubes, mais était une pièce moulée en aluminium monobloc solide!

Bien sûr, c'était assez impressionnant pour l'époque, car l'aluminium n'a été produit industriellement qu'en 1856. Cependant, comme vous pouvez l'imaginer, ces cadres solides étaient très lourds et pas très bons.

L'aluminium en tant que matériau de cadre reste une curiosité pour les 80 prochaines années, tandis que les cadres en acier dominent le marché de la performance et de l'utilitaire. Cela ne change pas jusqu'à ce que le soudage TIG soit développé et devienne courant dans les années 70. Cette évolution permet la construction à partir de tubes creux extrudés et la possibilité de performances bien meilleures.

En 1974, Marc Rosenbaum, étudiant en génie mécanique au MIT, décide d'essayer de construire un vélo en aluminium pour sa thèse. Il a profité de la faible densité de l'aluminium et a construit son vélo avec des tubes de grand diamètre et des parois très minces. Le résultat de ses efforts était un vélo de piste plus léger que tout autre au monde à 12,3 lb!

Voici un excellent article à ce sujet. https://www.sheldonbrown.com/AluminumBikeProject.html

L'industrie a suivi peu après. Gary Klein a breveté le cadre de vélo en aluminium à tube large en 1977 et a fondé la société de vélos Klein. Cannondale a présenté le premier modèle du CAAD en 1983 et Al a rejoint le peloton pro peu de temps après. Miguel Indurain a remporté le premier TdF sur un aluminium Pinarello Keral Lite en 1995 et ils étaient le matériau de choix jusqu'à ce qu'ils soient remplacés par du carbone en 1999.

Aujourd'hui, les cadres de vélo en aluminium constituent la majorité de la nouvelle production, ayant remplacé l'acier comme l'option la moins chère. Vous pouvez acheter des vélos à cadre en aluminium dans tous les grands magasins. L'aluminium vit également au plus haut niveau dans le peloton professionnel, avec Specialized Allez de Jonny Brown remportant les US Road Championships 2018.

Propriétés matérielles

La plupart des métaux structuraux ont des rapports résistance / poids maximum similaires. Cela est dû à la physique des liaisons métalliques. Les alliages d'aluminium suivent la même courbe que les aciers et les alliages de titane, mais ont une densité et une résistance par unité de volume inférieures. Cela a quelques implications:

L'aluminium n'est pas très bon pour les applications à haute résistance où la taille est limitée. L'aluminium ne sera jamais très bon pour les vis, boulons ou rivets car il sera une fraction de la résistance de l'acier.

Cependant, pour les tubes de vélo, le cas est opposé. Les tubes de grand diamètre et à parois minces sont plus légers pour la même rigidité. En effet, la rigidité (moment d'inertie) d'un tube sous torsion évolue avec le cube de rayon, en conservant le même matériau total. Cependant, des tubes suffisamment minces sont vulnérables au flambement local de la coque. Cet effet limite la finesse des tubes en acier. Parce que l'aluminium est beaucoup moins dense, la même masse peut être transformée en un tube à la fois plus grand en diamètre et en épaisseur de paroi, et donc plus rigide. Alternativement, un cadre tout aussi rigide peut être rendu plus léger que l'acier. La plupart des cadres en aluminium ont aujourd'hui des tubes beaucoup plus larges que les vélos en acier, mais ces tubes sont en fait moins larges que l'optimum théorique. Un certain compromis est fait pour résister aux charges de manutention et pour améliorer l'aérodynamisme.

L'aluminium est auto-passivant dans l'air, ce qui signifie que le métal oxydé protège le métal sous-jacent de la corrosion. Cela signifie que l'aluminium ne rouille pas dans l'eau douce ou l'air. Cependant, l'aluminium est vulnérable à la corrosion par piqûres par des solutions qui attaquent le film passivant, y compris l'eau salée. C'est un problème pour les environnements marins et pendant les hivers où les routes sont salées, et vous devez couvrir tout aluminium exposé.

Les alliages d'aluminium fondent à environ 600 ° C et ils sont relativement faciles à couler. Cependant, les applications à haute résistance préfèrent l'aluminium forgé car cela peut aligner les grains dans une direction favorable. L'aluminium est également beaucoup plus facile à usiner que l'acier ou le titane et il ne durcit pas de manière significative avec la chaleur. De nombreux cadres en aluminium modernes de haute qualité sont fabriqués par hydroformage, dans lequel l'eau à très haute pression force les tubes en aluminium dans un moule femelle. Ce processus permet une liberté de conception considérable, et les tubes en aluminium peuvent être fabriqués plus librement que l'acier, mais dans une moindre mesure que le carbone.

On dit souvent que les alliages d'aluminium n'ont pas de limite de fatigue. Cela signifie qu'à un nombre de cycles suffisamment élevé, toute charge entraînera éventuellement une défaillance. Par conséquent, les cadres en aluminium peuvent avoir une durée de vie limitée. Cela contraste avec des matériaux tels que l'acier qui ont une limite de cycle (pratiquement) illimitée à des charges inférieures à la limite de fatigue. Ce n'est pas tout à fait vrai, et les alliages d'aluminium ont des résistances à la fatigue spécifiées dans les plages les plus élevées de nombre de cycles. Cependant, la résistance à la fatigue de l'aluminium est moins bien définie que celle de l'acier car son diagramme de fatigue ne fléchit pas fortement à aucun moment. D'après mon expérience, des cadres en aluminium bien conçus dureront plus longtemps que la plupart des gens les font fonctionner. Mon chauffeur quotidien a vingt ans. La plupart des gens (mais peut-être pas le lecteur) ne possèdent pas de vélo aussi longtemps.

6061T6 est le grade d'alliage d'aluminium le plus couramment utilisé en cyclisme. Il est largement disponible, modérément solide et il est facile à souder par TIG. Le 7075 est environ deux fois plus résistant, mais ne peut pas être soudé et est sensible à la microfissuration. De nombreux fabricants de vélos ont leurs propres noms commerciaux pour les alliages qu'ils utilisent, et ceux-ci peuvent ou non être les mêmes que ci-dessus. De nombreux alliages exotiques existent avec des éléments tels que le magnésium et le scandium.

Al 6061T6

• Densité: 2700 kg / m ^ 3
• Limite d'élasticité: 276 MPa
• Force ultime: 310 MPa
• Module d'Young: 69 GPa
• Allongement au rendement: 0,4%
• Allongement à la rupture: 12%
• Limite de fatigue: 97 MPa
• Dureté Brinell: 95

Al 7075T6

• Densité: 2810 kg / m ^ 3
• Limite d'élasticité: 503 MPa
• Force ultime: 572 MPa
• Module d'Young: 72 GPa
• Allongement au rendement: 0,7%
• Allongement à la rupture: 11%
• Limite de fatigue: 159 MPa
• Dureté Brinell: 150

Juste pour comparaison:

4130 Chromoly

• Densité: 7850 kg / m ^ 3
• Limite d'élasticité: 435 MPa
• Force ultime: 670 MPa
• Module d'Young: 205 GPa
• Allongement au rendement: 0,2%
• Allongement à la rupture: 25,5%
• Limite de fatigue: 320 MPa
• Dureté Brinell: 195

Ti6Al4V

• Densité: 4430 kg / m ^ 3
• Limite d'élasticité: 880 MPa
• Force ultime: 950 MPa
• Module d'Young: 114 GPa
• Allongement au rendement: 0,8%
• Allongement à la rupture: 14%
• Limite de fatigue: 510 MPa
• Dureté Brinell: 334

Fibre de carbone Toray T700S (UD)

• Densité: 1800 kg / m ^ 3
• Force ultime: 2550 MPa
• Module d'Young: 230 GPa
• Allongement à la rupture: 1,7%

Acier Reynolds

cette réponse doit être complétée ses justes notes à ce stade

Le tube abouté Reynolds a été breveté pour la première fois en 1897.

Il existe de nombreuses nuances d'acier Reynolds. Le plus connu est le 531 (prononcé "cinq, trois, un") qui a été produit pour la première fois en 1935 mais qui n'est plus disponible en dehors de New Old Stock, ou par commande spéciale. Cet acier a également été utilisé sur les châssis de voitures Jaguar XKE et a contribué à 27 victoires du Tour de France. Les remplacements sont 520 et 525, qui sont similaires à 531 mais peuvent également être soudés.

énumérer quelques autres codes et leurs significations et usages 753 (certification requise par Reynolds), 953, 725, 631, 853, 525.

expliquer les chiffres 531 tire son nom de la composition. Cinq parties de manganèse, trois parties de carbone et une partie de molybdène.

Les avantages

• Tubes en acier élégants
• Considéré comme un matériau "indulgent" pour la construction et l'utilisation quotidienne

Désavantages

• De nombreux grades différents disponibles
• Les exigences de traitement thermique varient selon les grades
• Certaines nuances ne permettent pas la prise à froid des cadres
• L'acier peut souffrir de problèmes de corrosion

Les références

http://bikeretrogrouch.blogspot.co.nz/2013/12/reynolds-tubing.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_Cycle_Technology#Tubing_types Grande liste de codes de tubes ici.