Что такое баттинг на велосипедах
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.
Баттинг в велосипедостроении
Нагрузки, действующие на трубы, из которых изготовлена рама велосипеда распределяются неравномерно. Максимальное значение они имеют на концах трубы, в месте их соединения друг с другом (кареточный узел, стык подседельной и верхней трубы, стык труб с рулевой колонкой), и как правило минимальное в середине трубы.
Поэтому нет необходимости изготавливать трубы рамы со стенками одинаковой толщины по всей длине трубы, а уменьшить толщину в месте, где нагрузка имеет минимальное значение. Делается это с целью уменьшить вес рамы, а значит и всего велосипеда. Как правило внешний диаметр трубы имеет постоянное значение на всём протяжении.
Использование баттинга в велосипедостроении
Баттинг начали использовать ещё в 70-х годах прошлого столетия на стальных рамах, когда появились технологии изготовления труб с разной толщиной стенок по её длине. Когда алюминиевые рамы вытеснили металлические их также стали изготавливать с применением баттинга. Сейчас стальные рамы продолжают баттировать и они как правило высокого уровня, потому что этот процесс довольно дорогостоящий.
Также читать на эту тему:
Гидроформинг при производстве велосипедных рам. Гидроформинг – гидравлическая формовка, в велосипедостроении применяется на протяжении нескольких лет. Очень эффективный метод придания нужной формы пластичным металлам, например алюминию, широко применяемому при производстве велосипедных рам…
Бамбуковые рамы для велосипедов. Всё операции производятся вручную. На каждую бамбуковую раму уходит около 40 часов ручного труда. В результате получается рама весом 1.8 – 2.7 кг. Компания Calfee Design изготавливает бамбуковые рамы для всех типов велосипедов, и даже для тандемов и даёт 10 лет гарантии на своё изделие…
Карбон в производстве велосипедов. Начальный материал – вискоза или полиакрилонитрил 24 часа выдерживается при температуре 250 °C в воздушной среде. При этом образуются молекулы полимера со сдвоенной цепью, так называемые лестничные структуры, похожие при проекции на лестницу. Здесь объясняется прочность карбона…
Вейтвиннерство. Стремление хозяина велосипеда максимально сделать его лёгким. Выражение Weight Weenies пришло из английского языка и дословно означает: weight – вес, weenies – преодолевать, или преодолеть вес. Существуют три основных направления в вейтвиннерстве…
Технические революции в велоспорте. Следующим этапом в развитии кругового педалирования стало изобретение контактных педалей, где применяется специальный замок, фиксирующий обувь с шипом на подошве велосипедиста жёстко к педали. В данный момент все профессиональные велогонщики используют контактные педали…
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.
Индустрия уже прошла время, когда раму велосипеда производят из водопроводных труб просто сваривая в нужных местах и дорабатывая напильниким. Сегодня почти все рамы имеют ту или иную технологию в своем арсенале.
А зачем это все?
Целей преследуется несколько.
Что мне от этого?
Благодаря этой информации вы сможете выбрать скорее ту модель, которая имеет какие-то технологии в своей основе, чем не имеет.
Какие технологии используются при изготовлении рам?
Баттинг
Особенностью будет, что внутри труб могут иметься специальные усиливающие элементы, вроде нарезов в стволе винтовки, что создает возможности для усиления их прочности.
Гидроформинг
Под собой технология подразумевает гидравлическую обработку труб под высоким давлением воды или масла. Профиль трубы заранее моделируется на компьютере.
Если описывать процесс коротко, то создается металлическая форма, в которую вставляются обычные круглые алюминиевые трубы. В них закачивается горячее масло под очень высоким давлением, в результате чего алюминиевая труба принимает профиль нужной формы.
Если до этого, чтобы увеличивать прочность просто привариали дополнительный кусок алюминия, теперь алюминиевая труба при помощи этой технологии может иметь любое сечение, в т.ч. прочное квадратное. Это повышает общую надежность изделия.
Монокок
Суть сводится к формовке алюмниевых листов или карбоновых волокон в две части рамы, которые затем запекаются в специальной пресс форме. Форму и размер конструкции из монокока можно изготавливать самую разнообразную, что не всегда возможно при использовании обыкновенных труб. Впервые данную технологию начали применять в самолетостроении.
Эта технология позволяет повысить жёсткость рамы и снизить её вес без потери прочности за счёт исключения сварных швов из точек основного напряжения нагрузок.
Большинство карбоновых велосипедов именно монококовые. Карбон, да и в целом монокок применяется в основном на дорогих моделях.
Итог
Сегодня нельзя сказать, что батинг лучше гидроформинга, а гидроформинг хуже монокока. Все будет зависеть от десятка элементов процесса во время производства, качества сырья, рабочей силы, тонкостях процесса и других факторов.
Каждый метод позволяет внести свои изменения и тонкости в раму, возможно сделать необычную форму, придать сверхжесткость, а также смешать сразу несколько технологий.
Другие полезные статьи: