एल्यूमीनियम मिश्र धातु
इतिहास
पहला एल्यूमीनियम साइकिल सदी के मोड़ के आसपास बनाया गया था। वह है: 19 वीं शताब्दी। एल्युमिनियम का सबसे पहला प्रलेखन एक बाइक फ्रेम सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा रहा है, 1893 में क्लेमेंट साइकिल द्वारा पेरिस ट्रेड शो के लिए बनाए गए तीन उदाहरण हैं। यह साइकिल ट्यूबों से नहीं बनी थी, बल्कि एक ठोस एकल टुकड़ा एल्यूमीनियम कास्टिंग थी!
यह निश्चित रूप से अपने समय के लिए काफी प्रभावशाली था क्योंकि एल्युमिनियम केवल 1856 में पहली बार औद्योगिक रूप से निर्मित हुआ था। हालाँकि, जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, ये ठोस फ्रेम बहुत भारी थे और बहुत अच्छे नहीं थे।
अगले फ्रेम में एल्युमीनियम फ्रेम के रूप में जिज्ञासा बनी रहती है, जबकि स्टील फ्रेम प्रदर्शन और उपयोगितावादी बाजार पर हावी है। टीआईजी वेल्डिंग विकसित होने और 70 के दशक में आम हो जाने तक यह नहीं बदलता है। यह उन्नति एक्सट्रूज़्ड खोखले ट्यूबों और बहुत बेहतर प्रदर्शन की संभावना से निर्माण की अनुमति देती है।
1974 में, MIT मैकेनिकल इंजीनियरिंग के छात्र मार्क रोसेनबम ने अपने वरिष्ठ थीसिस के लिए एक एल्यूमीनियम साइकिल बनाने की कोशिश करने का फैसला किया। उन्होंने एल्यूमीनियम के कम घनत्व का लाभ उठाया और बड़ी व्यास की ट्यूब और बहुत पतली दीवारों के साथ अपनी बाइक का निर्माण किया। उनके प्रयासों का परिणाम दुनिया में किसी भी अन्य की तुलना में 12.3 पाउंड पर एक ट्रैक बाइक हल्का था!
यहाँ इस पर एक शानदार लेख है। https://www.sheldonbrown.com/AluminumBikeProject.html
उद्योग ने जल्द ही पीछा किया। गैरी क्लेन ने 1977 में चौड़ी ट्यूब एल्युमिनियम बाइक फ्रेम का पेटेंट कराया और क्लेन साइकिल कंपनी शुरू की। Cannondale ने 1983 में CAAD का पहला मॉडल पेश किया और इसके कुछ ही समय बाद अल प्रो समर्थक में शामिल हो गए। मिगुएल इंदुरैन ने 1995 में एक एल्युमिनियम पिनरेलो केरल लाइट पर पहला TdF जीता और 1999 में कार्बन द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने तक वे पसंद की सामग्री थे।
आज, एल्यूमीनियम बाइक फ्रेम नए उत्पादन का बहुमत है, विस्थापित स्टील सबसे कम लागत विकल्प के रूप में है। आप हर डिपार्टमेंट स्टोर से एल्युमीनियम फ्रेम वाली बाइक खरीद सकते हैं। जोनी ब्राउन के स्पेशलाइज्ड एलेज़ के साथ 2018 यूएस यूएस चैंपियनशिप जीतने के साथ, प्रो पेलोटन में एल्युमीनियम भी उच्चतम स्तर पर रहता है।
भौतिक विशेषताएं
अधिकांश संरचनात्मक धातुओं में वजन अनुपात के समान समान ताकत होती है। यह धातु बांड के भौतिकी के कारण है। एल्युमीनियम मिश्र धातु स्टील्स और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के समान वक्र का अनुसरण करते हैं, लेकिन प्रति इकाई आयतन में घनत्व और शक्ति कम होती है। इसके कुछ निहितार्थ हैं:
एल्युमीनियम उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए बहुत अच्छा नहीं है जहां आकार सीमित है। एल्यूमीनियम शिकंजा, बोल्ट या रिवेट्स के लिए बहुत अच्छा कभी नहीं होगा क्योंकि यह स्टील की ताकत का एक अंश होगा।
हालांकि, बाइक ट्यूबों के लिए, मामला विपरीत है। बड़े व्यास और पतली दीवारों के साथ ट्यूब समान कठोरता के लिए हल्के होते हैं। इसका कारण यह है कि त्रिज्या तराजू के साथ एक ट्यूब की कठोरता (जड़ता का क्षण) त्रिज्या के घन के साथ, एक ही कुल सामग्री को बनाए रखता है। हालांकि, पर्याप्त रूप से पतली नलिकाएं स्थानीय शेल बकलिंग की चपेट में हैं। यह प्रभाव उस पतलेपन को सीमित करता है जिसे स्टील ट्यूबिंग बनाया जा सकता है। क्योंकि एल्युमिनियम बहुत कम घना होता है, इसका समान द्रव्यमान एक ट्यूब में बनाया जा सकता है जो व्यास और दीवार मोटाई दोनों में बड़ा होता है, और इसलिए स्टिफ़र। वैकल्पिक रूप से, स्टील की तुलना में समान रूप से कठोर फ्रेम को हल्का बनाया जा सकता है। अधिकांश एल्यूमीनियम फ्रेम में आज स्टील बाइक की तुलना में अधिक व्यापक ट्यूब हैं, लेकिन ये ट्यूब वास्तव में सैद्धांतिक इष्टतम की तुलना में कम व्यापक हैं। भार से निपटने और वायुगतिकी में सुधार के लिए कुछ समझौता किया जाता है।
एल्यूमीनियम हवा में स्वयं-निष्क्रिय है, जिसका अर्थ है कि ऑक्सीकरण धातु अंतर्निहित धातु को जंग से बचाता है। इसका मतलब यह है कि एल्यूमीनियम ताजे पानी या हवा में जंग नहीं करता है। हालांकि, नमक के पानी से गुजरने वाली फिल्म पर हमला करने वाले समाधानों से एल्यूमीनियम को क्षरण क्षरण की चपेट में आता है। यह समुद्री वातावरण के लिए एक समस्या है और सर्दियों के दौरान जहां सड़कें नमकीन होती हैं, और आपको किसी भी उजागर एल्यूमीनियम को कवर करना चाहिए।
एल्यूमीनियम मिश्र धातु लगभग 600C पर पिघलते हैं, और वे डालना आसान होते हैं। हालांकि, उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोग जाली एल्यूमीनियम पसंद करते हैं क्योंकि यह अनाज को एक अनुकूल दिशा में संरेखित कर सकता है। स्टील या टाइटेनियम की तुलना में एल्युमिनियम मशीन के लिए बहुत आसान है और यह गर्मी के साथ काफी कठोर नहीं होता है। कई उच्च गुणवत्ता वाले आधुनिक एल्यूमीनियम फ्रेम हाइड्रॉफ़ॉर्मिंग द्वारा बनाए जाते हैं, जिसमें बहुत उच्च दबाव पानी एल्यूमीनियम ट्यूबों को एक महिला मोल्ड में मजबूर करता है। यह प्रक्रिया काफी डिजाइन स्वतंत्रता की अनुमति देती है, और एल्यूमीनियम ट्यूबों को स्टील की तुलना में अधिक मुक्त बनाया जा सकता है, हालांकि कार्बन की तुलना में कुछ हद तक।
कहा जाता है कि एल्युमिनियम मिश्र धातुओं को अक्सर थकान की सीमा नहीं होती है। इसका मतलब है कि पर्याप्त रूप से उच्च चक्र मायने रखता है, कोई भी लोड अंततः विफलता का कारण होगा। इसलिए, एक उपयोगी उपयोगी जीवन के लिए एल्यूमीनियम फ्रेम को देखा जा सकता है। यह स्टील जैसी सामग्रियों के विपरीत है, जिनमें थकावट सीमा के नीचे भार पर (व्यावहारिक रूप से) अबाध चक्र सीमा होती है। यह पूरी तरह से सच नहीं है, और एल्यूमीनियम मिश्र ने चक्र गणना की उच्चतम सीमाओं पर थकान ताकत निर्दिष्ट की है। हालाँकि, एल्युमिनियम की थकान की ताकत स्टील की तुलना में कम अच्छी तरह से परिभाषित की जाती है क्योंकि इसकी थकान डायग्राम किसी भी बिंदु पर तेजी से नहीं बढ़ती है। मेरे अनुभव में, अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए एल्यूमीनियम फ्रेम लंबे समय तक रहेंगे, ज्यादातर लोग उन्हें चालू रखते हैं। मेरा दैनिक चालक बीस साल का है। ज्यादातर लोग (हालांकि शायद पाठक नहीं) लंबे समय तक बाइक के मालिक नहीं हैं।
6061T6 साइकिल चलाने में इस्तेमाल होने वाला एल्यूमीनियम मिश्र धातु का सबसे आम ग्रेड है। यह व्यापक रूप से उपलब्ध है, मध्यम रूप से मजबूत है और टीआईजी द्वारा वेल्ड करना आसान है। 7075 के बारे में दो बार के रूप में मजबूत है, लेकिन वेल्डेड नहीं किया जा सकता है और माइक्रो-क्रैकिंग के लिए अतिसंवेदनशील है। कई बाइक निर्माताओं के पास उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातुओं के लिए अपने स्वयं के व्यापार नाम हैं, और ये ऊपर के समान हो सकते हैं या नहीं भी हो सकते हैं। मैग्नीशियम और स्कैंडियम जैसे तत्वों के साथ कई विदेशी मिश्र मौजूद हैं।
अल 6061T6
- घनत्व: 2700 किग्रा / मी ^ 3
- यील्ड स्ट्रेंथ: 276 एमपीए
- अल्टीमेट स्ट्रेंथ: 310 एमपीए
- यंग का मापांक: 69 GPa
- उपज में वृद्धि: 0.4%
- ब्रेक पर बढ़ाव: 12%
- थकान सीमा: 97 एमपीए
- बैगन कठोरता: 95
अल 7075T6
- घनत्व: 2810 किग्रा / मी ^ 3
- यील्ड स्ट्रेंथ: 503 एमपीए
- अंतिम शक्ति: 572 एमपीए
- यंग का मापांक: 72 GPa
- यील्ड में वृद्धि: 0.7%
- ब्रेक पर बढ़ाव: 11%
- थकान सीमा: 159 एमपीए
- बैगन कठोरता: 150
बस तुलना के लिए:
4130 क्रोमोली
- घनत्व: 7850 किग्रा / मी ^ 3
- यील्ड स्ट्रेंथ: 435 एमपीए
- अंतिम शक्ति: 670 एमपीए
- यंग का मापांक: 205 GPa
- उपज में वृद्धि: 0.2%
- ब्रेक पर बढ़ाव: 25.5%
- थकान सीमा: 320 एमपीए
- ब्रिनेल हार्डनेस: 195
Ti6AL4V
- घनत्व: 4430 किग्रा / मी ^ 3
- यील्ड स्ट्रेंथ: 880 एमपीए
- अल्टीमेट स्ट्रेंथ: 950 एमपीए
- यंग का मापांक: 114 GPa
- उपज में वृद्धि: 0.8%
- ब्रेक पर बढ़ाव: 14%
- थकान सीमा: 510 एमपीए
- बैगन कठोरता: 334
Toray T700S कार्बन फाइबर (UD)
- घनत्व: 1800 किग्रा / मी ^ 3
- अंतिम शक्ति: 2550 एमपीए
- यंग का मापांक: 230 GPa
- ब्रेक पर बढ़ाव: 1.7%
