Что крепче сталь или алюминий?

Что прочнее — алюминий или сталь, какую раму выбрать для велосипеда?

Что крепче сталь или алюминий?

Рама для велосипеда является опорной частью, так как к ней прикреплены все главные составляющие. 70 % нагрузки приходится на раму, именно поэтому конструкция должны выполняться из качественных материалов.

Для многих владельцев главным критерием является вес изделия, чем он меньше, тем удобнее управлять средством. Масса напрямую зависит от материала, поэтому выбирать байк следует исходя из этого критерия, учитывая плюсы и минусы каждого.

Что прочнее — алюминий или сталь?

Сталь намного прочнее алюминия, из-за этого стальные детали больше по весу.

Алюминиевые рамы изготавливают не из чистого металла, а с добавлением различных элементов. Зачастую сплав включает примеси хрома, цинка, титана, марганца, железа, что улучшает характеристики деталей. Чаще всего при изготовлении велосипедных рам, применяют сплавы из алюминия таких марок: 7005 и 6061.

При выборе стальных конструкций следует обращать внимание на маркировку. Стали обычного качества имеют низкие свойства и не способны дать длительную жизнь механизмам.

Стальная рама, плюсы и минусы

Для выполнения стальных рам используют такие виды:

  1. Сталь обыкновенная.
  2. Углеродистая сталь.
  3. Сталь, легированная хромом и молибденом.

Сталь обыкновенного качества. Имеет самые низкие свойства, поэтому велосипеды невысокой стоимости. Такой материал быстро портится, рама ржавеет,и велосипед теряет пригодность.

Рамы из углеродистых сталей имеют хорошие прочностные свойства, а также стойки к коррозии. Они достаточно гибкие, поэтому на дороге сглаживают все неровности. Такие конструкции идеально подходят для обычной езды, а также для выполнения трюков. Углеродистая сталь выдерживает большие нагрузки, вплоть до 150 кг.

Легированные стали позволяют сделать конструкцию более надежной, прочной и легкой. Чаще всего стали для выполнения рам легированы молибденом и хромом. Молибден влияет на структуру стали, делая её мелкозернистой, за счет этого повышается прочность. Хром придает коррозионную стойкость.

Цена на такую раму начинается от 400$. Высокая стоимость самый существенный недостаток, именно поэтому такие велосипеды не пользуются спросом.

Преимущества рам из стали:

  • высокие показатели прочности, жесткости;
  • долговечны;
  • выдерживают удары;
  • просты в обслуживании;
  • в отличие от алюминиевых рам, стальные не накапливают усталость. Это свойство позволяет не ломаться элементу в один момент, поэтому велосипедист может вовремя заметить трещину и заменить поврежденную деталь;
  • ремонтировать стальные конструкции достаточно легко, для этого необходима лишь сварка;
  • велосипеды имеют небольшую стоимость;
  • физические свойства позволяют гасить вибрации при движении.

Недостатки стальной рамы:

  • ощутимый вес конструкции;
  • конструкции из обычной стали быстро подвергаются коррозии;
  • из-за появления ржавчин, необходимо тщательно ухаживать за велосипедом: окрашивать поверхность, не оставлять под дождем и снегом, и регулярно смазывать.
Читайте также  Как работать на фрезерном станке по металлу?

Алюминиевая рама, плюсы и минусы

Чаще всего для изготовления рам используют алюминиевые сплавы.  Такой материал делает конструкцию более легкой и отзывчивой к недостаткам дороги, а также стоек к коррозии. Алюминиевые сплавы превосходят сталь по жесткости, но они имеют меньшую плотность.

Преимущества рамы из алюминия:

  • маленький вес рамы. Низкосортные конструкции весят около 2 кг, а качественные до 1,5 кг;
  • хорошие характеристики стоят наряду с небольшой стоимостью;
  • велосипед разгоняется быстро на любой местности;
  • не подвергаются коррозии;
  • выдерживают большой вес.

Недостатки этой рамы прямо противоположны достоинствам рамы из стали:

  • Несмотря на быстрый разгон, они также стремительно теряют инерцию.
  • Некоторые модели не поглощают вибрации от дороги, поэтому езда может стать мучительной.
  • Накапливают усталость, поэтому поломка может произойти в любой момент.
  • Большинство поломок практически невозможно починить.

Отзывы велосипедистов

Не каждый велосипедист может с первого раза правильно подобрать раму. Необходимо иметь достаточно опыта, для того чтобы ориентироваться в материалах.

Современный рынок предлагает широкий спектр компонентов, из которых выполняют те, или иные составляющие байка. Рама является одной из самых нагруженных и ответственных частей, поэтому к её выбору следует отнестись максимально ответственно.

Вам также может понравиться

Источник: https://veloinsider.ru/snaryazhenie/rama-alyuminievaya-ili-stalnaya.html

Нержавеющая сталь или алюминий?

Что крепче сталь или алюминий?

В настоящее время, наиболее распространёнными на российском рынке системы НВФ можно разделить на три большие группы:

  • системы с подоблицовочной конструкцией из алюминиевых сплавов;
  • системы с подоблицовочной конструкцией из оцинкованной стали с полимерным покрытием;
  • системы с подоблицовочной конструкцией из нержавеющей стали.

Наилучшие прочностные и теплофизические показатели, безусловно, имеют подоблицовочные конструкции из нержавеющей стали.

Сравнительный анализ физико-механических свойств материалов

МатериалПредел прочности, кг/мм2Теплопроводность, Вт/(м х°С)Коэф-т линейного расширения, 1/°СТЕМПЕРАТУР. ДЕФОРМАЦИЯ ПРИ t = 65 °С, мм/мТемпература плавления, °С
Нержавеющая сталь* 55 40 10х10-6 0,65 1800
Алюминиевый сплав 18 221 25х10-6 1,62 640

*Свойства нержавеющей и оцинкованной стали отличаются незначительно.

Теплотехнические и прочностные характеристики нержавеющей стали и алюминия

1. Учитывая в 3 раза меньшую несущую способность и в 5,5 раз большую теплопроводность алюминия, кронштейн из алюминиевого сплава является более сильным «мостом холода», чем кронштейн из нержавеющей стали. Показателем этого служит коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции. По данным исследований коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции при применении системы из нержавеющей стали составил 0,86-0,92, а для алюминиевых систем он равен 0,6-0,7, что заставляет закладывать большую толщину утеплителя и, соответственно, увеличивать стоимость фасада.

Для г. Москвы требуемое сопротивление теплопередаче стен с учетом коэффициента теплотехнической однородности составляет для нержавеющего кронштейна — 3,13/0,92=3,4 (м2.°C)/Вт, для алюминиевого кронштейна — 3,13/0,7=4,47 (м2.°C)/Вт, т.е. на 1,07 (м2.°C)/Вт выше. Отсюда, при применении алюминиевых кронштейнов толщина утеплителя (с коэффициентом теплопроводности 0,045 Вт/(м.°C) должна приниматься почти на 5 см больше (1,07*0,045=0,048 м).

Читайте также  Где можно просверлить отверстие в металле?

2. Из-за большей толщины и теплопроводности алюминиевых кронштейнов по расчетам, проведенным в НИИ Строительной физики, при температуре наружного воздуха -27 °C температура на анкере может опускаться до -3,5 °C и даже ниже, т.к. в расчетах площадь поперечного сечения алюминиевого кронштейна принималась 1,8 см2, тогда как реально она составляет 4-7 см2. При применении кронштейна из нержавеющей стали, температура на анкере составила +8 °C .

То есть, при применении алюминиевых кронштейнов, анкер работает в зоне знакопеременных температур, где возможна конденсация влаги на анкере с последующим замерзанием. Это будет постепенно разрушать материал конструктивного слоя стены вокруг анкера и соответственно снижать его несущую способность, что особенно актуально для стен из материала с низкой несущей способностью (пенобетон, пустотелый кирпич и др.).

При этом теплоизоляционные прокладки под кронштейн по причине их малой толщины (3-8 мм) и высокой (относительно утеплителя) теплопроводности снижают теплопотери всего на 1-2 %, т.е. практически не разрывают «мост холода» и мало влияют на температуру анкера.

3. Низкое температурное расширение направляющих. Температурные деформации алюминиевого сплава в 2,5 раза больше, чем нержавеющей стали. Нержавеющая сталь имеет более низкий коэффициент температурного расширения (10•10-6 °C-1), по сравнению с алюминием (25•10-6 °C-1). Соответственно удлинение 3-метровых направляющих при перепаде температур от -15 °C до +50 °C составит 2 мм для стали и 5 мм для алюминия. Поэтому для компенсации температурного расширения алюминиевой направляющей необходим целый ряд мероприятий:

а именно — введение в подсистему дополнительных элементов — подвижных салазок (для П-образных кронштейнов) или овальных отверстий с втулками для заклепок — не жесткая фиксация (для L-образых кронштейнов).

Это неминуемо приводит к усложнению и удорожанию подсистемы или неправильному монтажу (так как очень часто бывает, что монтажники не использует втулки или неправильно фиксирует узел с дополнительными элементами).

В результате данных мероприятий весовая нагрузка приходится только на несущие кронштейны (верхний и нижний) а другие служат лишь как опора, а это значит, что анкеры нагружены не равномерно и это обязательно нужно учитывать при разработке проектной документации, что зачастую просто не делают. В стальных же системах вся нагрузка распределяется равномерно — все узлы жестко зафиксированы — незначительные температурные расширения компенсируются за счет работы всех элементов в стадии упругой деформации.

Конструкция кляммера позволяет делать зазор между плитами в системах из нержавеющей стали от 4 мм, тогда как в алюминиевых системах — не менее 7 мм, что к тому же не устраивает многих заказчиков и портит внешний вид здания.

Кроме того, кляммер должен обеспечивать свободное перемещение плит облицовки на величину удлинения направляющих, иначе будет происходить разрушение плит (особенно на стыке направляющих) или разгибание кляммера (и то, и другое может привести к выпадению плит облицовки).

Читайте также  Как выбрать электроды для сварки металла?

В стальной системе нет опасности разгибания лапок кляммера, что может с течением времени произойти в алюминиевых системах из-за больших температурных деформаций.

Противопожарные свойства нержавеющей стали и алюминия

Температура плавления нержавеющей стали 1800 °C, а алюминия 630/670°C (в зависимости от сплава). Температура при пожаре на внутренней поверхности плитки (по результатам испытаний МООУ «Региональный сертификационный центр «ОПЫТНОЕ» ) достигает 750 °C.

Таким образом, при применении алюминиевых конструкций может произойти расплавление подконструкции и обрушение части фасада (в зоне оконного проема), а при температуре 800-900°С алюминий сам по себе поддерживает горение. Нержавеющая сталь же при пожаре не плавится, поэтому наиболее предпочтительна по требованиям пожарной безопасности. К примеру — в г.

Москва при строительстве высотных зданий алюминиевые подконструкции вообще не допускаются к применению.

Коррозионные свойства

На сегодняшний день единственным достоверным источником о коррозионной стойкости той или иной подоблицовочной конструкции, а соответственно и долговечности, является экспертное заключение «ЭкспертКорр-МИСиС».

Самыми долговечными являются конструкции из нержавеющих сталей. Срок службы таких систем составляет не менее 40 лет в городской промышленной атмосфере средней агрессивности, и не менее 50 лет в условиях условно-чистой атмосферы слабой агрессивности.

Алюминиевые сплавы, благодаря оксидной плёнке, обладают высокой коррозионной стойкостью, но в условиях повышенного содержания в атмосфере хлоридов и серы возможно возникновение быстроразвивающейся межкристаллитной коррозии, что приводит к существенному снижению прочности элементов конструкции и их разрушению. Таким образом, срок службы конструкции из алюминиевых сплавов в условиях городской промышленной атмосферы средней агрессивности не превышает 15 лет.

Однако, по требованиям Росстроя, в случае применения алюминиевых сплавов для изготовления элементов подконструкции НВФ, все элементы в обязательном порядке должны иметь анодное покрытие. Наличие анодного покрытия увеличивает срок службы подконструкции из алюминиевого сплава. Но при монтаже подконструкции различные её элементы соединяются заклёпками, для чего сверлятся отверстия, что вызывает нарушение анодного покрытия на участке крепления, т. е. неизбежно создаются участки без анодного покрытия.

Кроме того, стальной сердечник алюминиевой заклёпки совместно с алюминиевой средой элемента составляет гальваническую пару, что также ведёт к развитию активных процессов межкристаллитной коррозии в местах крепления элементов подконструкции. Стоит отметить, что зачастую дешевизна той или иной системы НВФ с подконструкцией из алюминиевого сплава обусловлена именно отсутствием защитного анодного покрытия на элементах системы.

Недобросовестные производители таких подконструкций экономят на дорогостоящих электрохимических процессах анодирования изделий.

Недостаточной коррозионной стойкостью, с точки зрения долговечности конструкции, обладает оцинкованная сталь. Но после нанесения полимерного покрытия срок службы подконструкции из оцинкованной стали с полимерным покрытием составит 30 лет в условиях городской промышленной атмосферы средней агрессивности, и 40 лет в условиях условно-чистой атмосферы слабой агрессивности.

Сравнив вышеперечисленные показатели алюминиевых и стальных подконструкций, можно сделать вывод — стальные подконструкции по всем показателям значительно превосходят алюминиевые.

Источник: http://venfas.ru/nvf/steel-or-aluminum/