Двойной баттинг что это
Что такое баттинг и гидроформирование рам, монококк?
В описаниях рам часто встречаются умные слова баттинг и гидроформирование. Разберемся, что они означают, ведь часто этого не знают даже продавцы магазинов.
Баттинг рам
С технической точки зрения баттинг – это величина, характеризующая отношение толщины стенок на конце и в середине трубы.
Баттинг бывает двойной, тройной, четверной. Как известно, эпюры нагрузки на раму максимальны в районе рулевой колонки, каретки, подседельного узла и задней нижней части цепной вилки. В середине трубы имеют меньшую нагрузку. Это позволяет сделать толщину стенок переменной, т.е. толще в местах высокой нагрузки и тоньше в других. Благодаря этому удается значительно снизить вес рамы, так как уменьшается толщина трубы, где нагрузки минимальны.
Кстати, бесшовные стальные рамы с трубами переменного сечения стали применяться с 1935 года. Затем они переползли на хромолевые рамы. Хромомолибденовая рама с четверным баттингом сравнима по весу с рамой среднего класса, сделанной из алюминиевого сплава.
Внутри баттированных труб могут находиться различные усиливающие спирали, типа нарезов в стволе винтовки, что открывает дополнительные возможности для их прочности.
Баттинговые рамы производятся из труб небольшого числа производителей, так как грамотную проработку материала способны выполнить только серьезные производства.
Существует не так много фирм, производящих качественные легированные бесшовные (и шовные в том числе) трубы для производства рам. Запомните их названия: «REINOLDS» (США); «COLUMBUS» (Италия); «VITUS PRESTIGE» (Франция); «TRUE TEMPER» (США); «ORIA» (Малайзия); «TANGE» (Япония) и др. Каждая фирма имеет свое клеймо, которое после сварки и покраски наклеивается на подседельной или наклонной трубе и несет информацию о материале труб, их внутреннем профиле и назначении готовой рамы.
Гидроформовка рам
Последнее достижение производства алюминиевых рам – применение технологии гидроформовки.
Вкратце технологический процесс гидроформования можно описать примерно так: создается металлическая форма, в которую вставляются обычные круглые алюминиевые трубы. В них закачивается горячее масло под высоким давлением, в результате чего алюминиевая труба принимает профиль заданной формы.
Раньше, чтобы увеличить сечение трубы в местах наибольшего напряжения, использовали сварку – к этому месту приваривали еще кусок алюминия для прочности. Теперь с помощью способа гидроформовки алюминиевая труба может иметь любое сечение, включая квадратное. Это заметно повышает надежность конструкции ввиду отсутствия лишних сварных швов.
С появлением технологии гидроформовки бесшовных труб производителям хромомолибденовых рам удалось создать настоящие шедевры. На сегодняшний день одним из лидеров в производстве таких рам остается американская компания MARIN CALIFORNIA, изготавливающая свои рамы из итальянских труб фирмы COLUMBUS. Стоимость подобных рам от 250$.
Гидроформирование рам у Giant
Технология FluidForm, появившаяся в 2003 году, использует гидроформирование, который задействует разогретое масло для прессовки и придания нужной формы трубам алюминиевой рамы. В результате получается продукт, более прочный и более совершенный, чем стандартная труба или простой листовой алюминий.
Компания Giant первой внедрила этот продвинутый процесс формовки в производство велосипедов в больших масштабах.
Технология FluidForm позволяет инженерам-конструкторам компании Giant придавать любую форму трубам велосипеда.
Стильные трубы нового вида, выполненные по технологии FluidForm, использованы в Warp, VT и комфортных велосипедах этого модельного года
Как это работает
Хотя технология Fluid Form достаточно дорогостоящая и продолжительная по времени, это на самом деле становится довольно простым процессом, как только необходимое оборудование закуплено и настроено. Алюминиевые трубы закладываются в грейферную форму с давлением 1000 тонн. Форма закрывается и запечатывается, после чего в нее закачивается горячее масло и гидравлически сжимается с давлением порядка 4000 кг на кв.см, придавая алюминиевой трубе нужную форму.
Часть трубы, обработанная по технологии FluidForm, оказывается прочнее, чем труба, не подверженная этой обработке. Во время формовочного процесса алюминий сжимается, уплотняя структуру зерна в удлиненные формы, лучше сопротивляющиеся усталости металла. Это позволяет инженерам Giant производить трубы лучше отвечающие специфическим задачам каждого велосипеда.
Поскольку ALUXX SL Super Light алюминий уже на 30% прочнее, чем стандартный алюминий 6061, трубы FluidForm еще более устойчивы к появлению трещин и усталости металла.
Монококк
Такие рамы опять же появились, будучи еще стальными.
Самая распространенная сегодня технология сварки недорогих рам из дешевых сталей – клеено-сварная. Суть ее в том, что предварительно обработанные механическим путем концы труб покрываются токопроводящим клей-флюсом, и на предварительно собранную раму, находящуюся на специальном стапеле, подается напряжение. Возникающая при этом электрическая дуга расплавляет концы труб, и получается конструкция типа «монококк».
Самое широкое распространение получила технология сварки японской компании «TANGE». Эта технология напоминает отечественную углекислотную сварку, хотя имеет существенные отличия. Она позволяет собрать безузловую раму по схеме «монококк», имеющую высокую надежность двусторонних сварных швов. Вкупе с использованием баттированных стальных труб это дает возможность получить легкую и прочную раму.
В результате сочетания карбоновых волокон с биовальным профилем и полностью карбоновыми соединительными муфтами удалось воплотить в жизнь монококовую конструкцию композитной рамы, которая сочетает в себе высочайшую вертикальную упругость с отличной поперечной жесткостью.
Разрушение стереотипов. Сравнение рам из алюминия 6061 и 7005
Модели велосипедов с алюминиевыми рамами являются одними из самых продаваемых, и по статистике именно на них приходится наибольшая доля продаж на рынке.
Это объяснимо, ведь рамы из стали низкого качества уходят в прошлое (хотя с высококачественной сталью дело обстоит совершенно иначе), карбон зачастую достаточно дорог, а раму из титана не так уж просто найти. Ниже подробно описаны различия между двумя самыми распространенными сплавами алюминия, которые используются в велопромышленности: 6061 и 7005, а также различные технологии повышения их рабочих характеристик.
Есть две основные причины популярности сплавов алюминия 6061 и 7005 в велопромышленности: доступность и физические свойства. Еще два сплава, которые также могут использоваться, 6066 и 6069, распространены намного меньше, по крайней мере, сейчас. Даже скандиевые рамы по существу делались из алюминия, сплавленного с небольшим количеством скандия, но, несмотря на это, стоили слишком дорого. Существуют и другие сплавы алюминия, такие как 7075 и 2014, которые отличаются высокой прочностью, но практически не поддаются сварке.
Сплав 6061 включает в себя алюминий, магний и кремний, и считается предпочтительнее, чем 7005, состоящий из алюминия и цинка, хотя последний более стоек к сжатию и ударам, и способен выдерживать нагрузку в 51.000 psi. Для сравнения, сплав 6061 выдерживает давление до 45.000 psi. Но эти данные получены в лабораторных условиях на примере труб из разных сплавов алюминия. В готовых рамах на устойчивость к нагрузкам влияют такие дополнительные факторы как качество сварки, форма трубы и толщина стенок.
Практика показывает, что разница между сплавами 6061 и 7005 действительно существует, но ее можно не принимать во внимание. Маловероятно, что обычный пользователь подвергнет свой велосипед таким нагрузкам, при которых предел прочности сплава будет играть важную роль.
Но тогда почему предпочтение отдается сплаву 6061, а не 7005? Потому что 6061 проще в обработке, а, следовательно, изготовление рам из него дешевле. По сути, сплав 6061 позволяет производить рамы меньшего веса и более сложной конструкции. Кроме того, немаловажным фактором является произошедшее в последние годы удешевление технологий и оборудования для работы со сплавом 6061.
Кроме того, необходимо объяснить еще два термина, которые часто встречаются в описании рам из алюминия: баттинг и коническая форма трубы.
Что значит одинарный, двойной и тройной баттинг?
Коническая форма трубы используется в рулевом стакане (часть рамы, куда устанавливается рулевая колонка). В двух словах, диаметр верхней части трубы меньше, чем диаметр нижней части. Таким образом производители добиваются большей прочности этой части рамы, высокой жесткости и лучшей устойчивости велосипеда.
Что такое баттинг и гидроформирование велосипедных рам, монокок?
В описаниях рам часто встречаются умные слова баттинг и гидроформирование. Разберемся, что они означают, ведь часто этого не знают даже продавцы магазинов.
Баттинг рам
Баттинг — это конструктивное ухищрение, позволяющее уменьшить вес конструкции (в частности, из труб), не потеряв прочности. Это особо актуально в лёгких велосипедах с фиксированной передачей. Качественный байк фиксед гир весит 10 и менее кг. И каждые 50-100 грамм уже имеют значение. Нагрузка на каждую деталь конструкции распределяется по ее длине неравномерно (например, взять нижнюю трубу рамы велосипеда — концы трубы могут испытывать большую нагрузку, чем ее середина).
Как известно, эпюры нагрузки на раму максимальны в районе рулевой колонки, каретки, подседельного узла и задней нижней части цепной вилки. В середине трубы имеют меньшую нагрузку. Это позволяет сделать толщину стенок переменной, т.е. толще в местах высокой нагрузки и тоньше в других. Благодаря этому удается значительно снизить вес рамы, так как уменьшается толщина трубы, где нагрузки минимальны. Кстати, бесшовные стальные рамы с трубами переменного сечения стали применяться с 1935 года. Затем они переползли на хромолевые рамы. Хромомолибденовая рама с четверным баттингом сравнима по весу с рамой среднего класса, сделанной из алюминиевого сплава.
Внутри баттированных труб могут находиться различные усиливающие спирали, типа нарезов в стволе винтовки, что открывает дополнительные возможности для их прочности.
Только недавно баттинг появился в алюминиевых рамах. Обычно в местах сварных швов локально увеличивают толщину стенок трубы. Баттинг в них бывает одинарный — один конец трубы имеет измененную толщину, двойной — оба, и тройной, когда труба имеет три различных толщины. Рамы с двойным баттингом могу весить 1300-1500 грамм. Рамы с тройным баттингом прочны и достаточно легки одновременно. Наличие баттинга можно посмотреть непосредственно на самой раме — об этом всегда пишется на трубах, обычно подседельных.
Достаточно редко из алюминиевых сплавов делаются вилки. Обычно передняя вилка на алюминиевых рамах — стальная с двойным или тройным баттингом. Это обусловлено прочностью самого исходного материала. Вилка подвержена колоссальным вибрациям, и вероятность разрушения алюминиевой вилки выше, чем стальной. Также нужно знать, что алюминий требует специального покрытия, иначе он очень быстро коррозирует.
Баттинговые рамы производятся из труб небольшого числа производителей, так как грамотную проработку материала способны выполнить только серьезные производства. Существует не так много фирм, производящих качественные легированные бесшовные (и шовные в том числе) трубы для производства рам. Запомните их названия: Reinolds (США); Columbus (Италия); Vitus Prestige (Франция); True Temper (США); Oria (Малайзия); Tange (Япония) и др. Каждая фирма имеет свое клеймо, которое после сварки и покраски наклеивается на подседельной или наклонной трубе и несет информацию о материале труб, их внутреннем профиле и назначении готовой рамы. Баттинг используется, например, в модели Fuji Track 2015 Silver.
Гидроформовка рам
Последнее достижение производства алюминиевых рам — применение технологии гидроформовки. Вкратце технологический процесс гидроформования можно описать примерно так: создается металлическая форма, в которую вставляются обычные круглые алюминиевые трубы. В них закачивается горячее масло под высоким давлением, в результате чего алюминиевая труба принимает профиль заданной формы.
С появлением технологии гидроформовки бесшовных труб производителям хромомолибденовых рам удалось создать настоящие шедевры. На сегодняшний день одним из лидеров в производстве таких рам остается американская компания Marin California, изготавливающая свои рамы из итальянских труб фирмы Columbus. Стоимость подобных рам от 250$.
Гидроформирование рам у Giant
Технология FluidForm, появившаяся в 2003 году, использует гидроформирование, которое задействует разогретое масло для прессовки и придания нужной формы трубам алюминиевой рамы. В результате получается продукт, более прочный и более совершенный, чем стандартная труба или простой листовой алюминий.
Технология FluidForm — это новая технология производства, используемая для изготовления сложных форм в одном процессе. Поточная линия при изготовлении трубок с использованием FluidForm не может быть заменена обычной технологией формовки. Компания Giant первой внедрила этот продвинутый процесс формовки в производство велосипедов в больших масштабах. Технология FluidForm позволяет инженерам-конструкторам компании Giant придавать любую форму трубам велосипеда. Стильные трубы нового вида, выполненные по технологии FluidForm, использованы в Warp, VT.
Хотя технология Fluid Form достаточно дорогостоящая и продолжительная по времени, это на самом деле становится довольно простым процессом, как только необходимое оборудование закуплено и настроено. Алюминиевые трубы закладываются в грейферную форму с давлением 1000 тонн. Форма закрывается и запечатывается, после чего в нее закачивается горячее масло и гидравлически сжимается с давлением порядка 4000 кг на кв. см, придавая алюминиевой трубе нужную форму.
Часть трубы, обработанная по технологии FluidForm, оказывается прочнее, чем труба, не подверженная этой обработке. Во время формовочного процесса алюминий сжимается, уплотняя структуру зерна в удлиненные формы, лучше сопротивляющиеся усталости металла. Это позволяет инженерам Giant производить трубы, отвечающие специфическим задачам каждого велосипеда.
Поскольку ALUXX SL Super Light алюминий уже на 30% прочнее, чем стандартный алюминий 6061, трубы FluidForm еще более устойчивы к появлению трещин и усталости металла.
Монокок
Такие рамы опять же появились, будучи еще стальными. Самая распространенная сегодня технология сварки недорогих рам из дешевых сталей — клеено-сварная. Суть ее в том, что предварительно обработанные механическим путем концы труб покрываются токопроводящим клей-флюсом, и на предварительно собранную раму, находящуюся на специальном стапеле, подается напряжение. Возникающая при этом электрическая дуга расплавляет концы труб, и получается конструкция типа «монокок». Такие рамы «пекут как блины», и стоят они крайне дешево. Прочность их — соответствующая.
Самое широкое распространение получила технология сварки японской компании Tange. Эта технология напоминает отечественную углекислотную сварку, хотя имеет существенные отличия. Она позволяет собрать безузловую раму по схеме «монокок», имеющую высокую надежность двусторонних сварных швов. Вкупе с использованием баттированных стальных труб это дает возможность получить легкую и прочную раму.
В результате сочетания карбоновых волокон с биовальным профилем и полностью карбоновыми соединительными муфтами удалось воплотить в жизнь монококовую конструкцию композитной рамы, которая сочетает в себе высочайшую вертикальную упругость с отличной поперечной жесткостью.
Технология гидроформинга и баттинга
Всем хорошо знакомы алюминиевые рамы с нестандартным изгибом труб. Обычным изгибом такого изменения формы достичь невозможно. Поэтому для увеличения площади сварных соединений, повышения жесткости конструкции и создания привлекательного дизайна применяется гидроформинг труб.
Гидроформинг— это технология изменения формы трубы, которая применяется в промышленности и активно используется в велоиндустрии. Она дает возможность придавать трубам фактически любую форму. Процесс прост: обычную трубу кладут в кондуктор, нагревают и подают жидкость под давлением.
Жидкость давит изнутри и труба принимает нужную форму. При этом учитывается изменение толщины стенок трубы, которые неизбежно истончаются в местах расширения во время гидроформинга. Если к трубе не применена технология баттинга, то в местах расширения после гидроформинга будет слишком мало материала, что приведет к поломке.
Гидроформуют, как правило, алюминиевые рамы, гораздо реже стальные. Особенно эффектно смотрится конструкция с зашлифованными сварными швами. Монолитный дизайн.
Гидроформовать возможно любую трубу в раме, но, как правило, технологию применяют к трубам переднего треугольника и перьям. Рулевой стакан изготавливают на токарном оборудовании, как и кареточный узел. Подседельная труба в 99% случаях не требует изменения формы. Исключением являются рамы для шоссе — там подседельной трубе придают аэродинамическую форму.
В переднем треугольнике рам пытаются создать максимально жесткое и прочное соединение с рулевым стаканом и кареточным узлом. Для этого верхнюю и нижнюю трубу расширяют и подгоняют на стыках друг к другу. Выглядит это лучше, чем простая сварная конструкция из двух круглых труб. Также верхнюю и нижнюю трубу формируют из соображений повышения жесткости кросс-кантрийных, шоссейных, трюковых и гоночных рам.
Особую форму перьев рамы также используют для увеличения наката. Например, расширение центральной части пера. В некоторых велосипедах для трюковых рам применяют гидроформинг при создания нижних перьев одной трубы. Такое решение позволяет создать максимально качественное соединение с кареточным стаканом, что увеличивает прочность. Кроме этого, оно служит для увеличения пространства при установке широких покрышек заднего колеса.
Баттинг (butting) — это конструктивное решение, которое позволяет уменьшить вес конструкции, не потеряв прочности.
Нагрузка на каждую отдельную деталь конструкции распределяется по ее длине неравномерно (например, взять нижнюю трубу рамы велосипеда — на конце труб может приходиться больше нагрузки, чем на ее середину).
С технической точки зрения баттинг — это величина, характеризующая отношение толщины стенок на конце трубы и в середине.
Баттинг бывает двойной, тройной, четверной. Как известно, нагрузки на раму максимальны в районе рулевой колонки, каретки, подседельного узла и задней нижней части цепной вилки. В середине трубы меньше нагрузки. Это позволяет сделать толщину стенок переменной, то есть в местах высокой нагрузки она толще и тоньше в других. Благодаря чему удается значительно снизить вес рамы, так как уменьшается толщина трубы, где минимальные нагрузки. В середине баттованых труб могут находиться различные спирали для усиления, что-то типа нарезов в стволе винтовки, благодаря этому открываются новые возможности для их прочности.
Баттинг
Баттинг (англ. butted tubing, в противоположность обычным трубам — straight wall или plain gauge) — утончение стенки металлической трубы в зоне наименьших нагрузок с целью снижения веса.
Содержание
Описание
Как известно, на трубу по ее длине действуют неравномерные нагрузки — в самом общем случае, они максимальны у концов трубы и минимальны в середине трубы. Современные технологии позволяют уменьшать толщину стенок труб в местах малых нагрузок, тем самым уменьшая их вес при сохранении той же прочности и жесткости при расчетных нагрузках.
Баттинг бывает двойным, тройным и четверным (редко), что характеризует количество значений толщины стенки трубы. Чем выше кратность баттинга, тем тоньше стенка трубы в самом тонком месте. Например, труба с тройным баттингом может иметь толщины стенки 0,9/0,7/0,5 мм.
Применение
Баттированная труба в разрезе
Особенности
Чем активнее применяется баттинг, тем больше падает прочность при «нерасчетных» нагрузках, например, при падениях. Так, в середине трубы дорогой алюминиевой рамы с тройным баттингом толщина стенки может составлять доли миллиметра — такие рамы называют «пивными банками». При случайном ударе по тонкому месту образуется вмятина, делающая дальнейшую эксплуатацию рамы невозможной.
Поскольку предел облегчения алюминиевой рамы уже достигнут, изготовители легких рам все чаще предпочитают баттированному алюминию карбон, который лучше противостоит ударам при меньшем весе.