钛及钛合金材料在自行车制造领域的开发应用

随着人们对自行车功能观念认识的转变,尤其国自行车竞赛运动的日益激烈，自行车制造厂商们便不断谋求重量轻、强度高的新材料，于是钛便成了他们注意的目标。

本星球每年都举办自行车博览会，中*有名的是一年-度轮流于意大利的米兰和西德的科隆召开的国际自行车博览会。*早能看到自行车钛零件展品的是1975年11月的米兰博览会。在这次博览会上,意大利的毕安奇自行车公司展出了一辆全钛车架的公路赛车。 于这辆新型赛车的总重量只有。66公斤,而引起了轰动。

早在70年代初，西德的卡尔科夫公司、美国的泰列达因钛公司、英国的史皮德一威尔公司等生产厂 家，就曾进行过钛车架的试制工作。但是，由于当时生产自行车钛零件的加工和焊接技术还未赶关，而未能形成批量生产能力。进人80年代以后，随着科学技术的不断进步,各种自行车铁零件竞-相问世,从而推动了自行车的钛材化。

钛在自行车行业的应用现状

按照自行车各部分的功能，可把自行车分为13个部分,即车体部、控制部、驱动部、行走部、变速部、。制动部、座位部、装载部、停立部、警报部、照明部、附属件和连接件。其中车体部包括车架、前又、头、悬吊件、阀座和挡泥板。这一部分按其重 量计约占车重的27%。驱动部包括链轮、曲轴、脚蹬、链条、飞轮、链盒。这部分约占车重的22%。行走部包括轮胎、内胎、车圈、辐条、轮毅,这部分约占自行车总重的24%。由此可见，车体部、驱动部和行走部这三部分的重鼠之和，就占自行车总重量的70%以上。

因此，旨在降低自行车重量的钛材化问题，首先就是从这儿开始的,组经过10多年的开发研究，中人部分零部件已实现了钛材化。

下面概述- -下自行车钛零件的生产现状。

1、车体部

这部分钛材化的重点是车架,因为车架是自行车的*部件,也是*重要的零件之-。 日本生产的小型轻便自行车钛车架的基本数据如表1所示。铲钛架的主要难点是管材的加和焊接,尤其是焊接技术。70年代初,各国自行车制造公司之所以没有开发出批量生产钛车架的能力，其关键就是没有解决好认的焊接问题，致使车架的强度不够。

日本的日美富:自行车公司,早在1975年就开始铁车架的开发研究工作,但很长时间内未能实现批量生产。现在该公司已解决了车架的上、下立管

和其它形状管材的旋锻、切削等加工问题,形成了普通自行车和赛车用钛车架的批量生产能力。此外,该公司对叉头和叉尾件也开发出相应的锻造方法。

表1钛车架基本规格

2.驱动部

这部分自行车零件的特点是件小，种类多,多数零件目前已能用钛制作。

1)曲轴

由钛曲轴、曲轴螺栓、轴承和轴承碗组成的曲轴装配件的重量为185克，同样尺寸的钢制曲轴装配件重290克。

2)脚蹬轴

钛脚蹬轴的重量为100克，而钢脚蹬轴的重为170克。

3)链条

链条的重量随着链条节数的不同而异。114节钢链条的重 为385克，112节不锈钢链条重365克，而112节钛链条的重量仅为265克。为了适应更苛刻的行驶条件的要求,人们正期待着开发钛合金链条。

4)飞轮

目前日本已有多速钛一钢组合飞轮上市。

3、行走部

1)车圈

由铁管制成的高级钛车圈目前仅用于赛车。在钛车圈出现之前，用的是铝合金。然而，自1983年日本自行车振兴会把钛管车圈定为赛车车圈以来,截止到1987年,仅日本就使用了近万只钛车圈。日本新家工业公司采用薄壁焊接钛管。经精密压力加工，制成公差为土2mm、外周长为1996mm的圆形件后，于切口处配以适当的接头,就制成了完全对接接合的圆形车圈。然后经表面抛光,再按规定的36、32、28辐条孔数打孔就行了。这种钛车圈的单重只有300克。

2)辐条

普通自行车辐条钛丝的单根重量为4.6克，直径为2mm；期小形状与钢辐条完全一样,拉伸强度为676MPa，即大体相当于我国的TA3。

4、控制部

这一部分的主要零件是车把。

自行车把有三种形状:下弯式、扁平式和上弯式。

自行车把用的管材直径通常有两个规格，即外径为22mm和23.8mm的两种管子。

1985年春M公司用钛管制作的下弯式车把，其管材外径为23.8mm,壁厚为1 .2mm。

5、其它钛制品

除上述自行车零件外，目前还能生产钛制延迟器、大齿轮、车座、车闸等零部件，棋是螺栓、螺母之类的连接件。日本施玛诺工业公司,从1973年开始试制自行车零件，目前它生产的各种自行车钛零件已销往世界很多地方。产包括轮毅、飞轮、链轮、曲轴、支架、脚蹬、向轮、卡式制动器等。

该公司声称，用钛链轮、曲轴、飞K轮和导向装置取代钢制件后， 可减重50%- -60%。