Применение

Из-за низкой прочности алюминий применяется только для ненагруженных элементов конструкций, когда важна высокая электро- или теплопроводность, коррозионная стойкость, пластичность или свариваемость. Соединение деталей осуществляется сваркой или заклепками. Технический алюминий применяется как для литья, так и для производства проката.

Материал.............Модуль упругости.........Предел текучести.............................Плотность
Алюминий......................10-11..............................11-59 (4-22 отожженный)..........168.5
Сталь..............................30...................................46-162...........................................490
Титан..........................15-16.5................................40-120...........................................280

Заметьте, что модуль упругости (жесткость) и удельный вес (вес) в значительной степени независим от качества, термообработки, или легирующих элементов материалов. Например, все стали, от "водопроводных труб", используемых в велосипедах "из универмага" до экзотических сплавов, используемых в многотысячедолларовых велосипедах, имеют модуль упругости 30, и удельный вес 490.
Любой, кто сообщает вам, что особенная марка стали (или алюминия, или титана) является "легче" или "жестче", чем другая марка или модель, травит байки. Однако, имеются реальные различия в напряжении текучести среди различного качества труб рам.
Эти величины модуля упругости показывают, что, если вы строили бы идентичные рамы из этих трех материалов, используя те же самые диаметры труб и толщины стенок, алюминиевая рама, была бы только на 1/3 столь же жесткой, как стальная, а титановая только наполовину.
Предел прочности показывает, что алюминиевая рама была бы значительно более слабая, в смысле более легко повреждаемая, чем рамы из титана или стали.
Величина удельного веса показывает, что алюминиевая рама весила бы только 1/3 от стальной рамы, в то время как рама из титана весила бы около половина веса от веса стальной.
Эти общие слова, однако, являются в основном бессмысленными, потому что никто не строит рамы из трех различных металлов с одинаковыми размерами труб!

Реальные велосипеды учитывают природу материала при выборе диаметра и толщины стенок каждой трубки, которая составляет раму. Жесткость главным образом связана с диаметром труб. Прочность главным образом связана с толщиной стенок, хотя диаметр также влияет на это. На вес влияют, и диаметр, и толщина стенок.
Изготовитель рам может принимать компромиссные решения, выбирая различные толщины стенок и диаметры труб, позволяя раме быть сделанной или жестче, или прочнее, или легче.

Тонкостенные трубы большого диаметра
Преимущества большего диаметра труб могут, теоретически, применяться к стальной конструкции (обычно такие трубы обозначают аббревиатурой Fat), но имеется практический предел. Вы могли бы строить стальную раму с трубами диаметром 2 дюйма, и это будет более жесткая рама, чем что-нибудь реально существующее, даже более жесткая, чем необходимо. Производя стенки труб достаточно тонкими, вы могли бы сделать их также очень, очень легким.
Почему же производители не делают этого? Здесь есть две причины:
• Чем более тонкие стены труб используются, тем тяжелее сделать хорошее соединение труб друг с другом. Это - одна из причин, почему получают трубы с более толстыми стенками около концов, где трубы соединяют вместе с другими трубами.
• Кроме того, если стены получаются слишком тонкими, они станут слишком легко вдавливаться, а также точки крепления для бутылок, ограничителей тросов, креплений переключателей и т.п. будут иметь недостаточную прочность.
Жесткость и качество езды
Жесткость рамы (или отсутствие ее) не имеет так много влияния на качество езды (накат рамы), как многие люди считают и уверяют вас. Давайте посмотрим на это с пары различных направлений:
Жесткость на кручение / изгиб
Это главным образом связано с напряжениями, произведенными силами, которые вы создаете от работы педалями. Любая рама будет гнуться относительно каретки в соответствии с нагрузкой на педалях. Этот изгиб может чувствоваться, и многие велосипедисты принимают это за трату энергии. Фактически, этого не происходит, потому что металлы, используемые в рамах велосипедов - очень эффективные пружины, и энергия возвращается в конце рабочего хода, так что очень немного или почти ничто в действительности не теряется. В то время как не имеется никакой фактической потери эффективности от гибких рам, большинство велосипедистов находит это ощущение неприятным, и предпочитает рамы, которые являются достаточно жесткими в области каретки и цепного привода. Это больше касается крупных, тяжелых велосипедистов, и тех, кто любит активно работать педалями, особенно на подъемах.
Другая область, где жесткость в поперечном направлении может быть проблемой, особенно велотуристу - задний треугольник, когда имеется груз на заднем багажнике. Рама, которая является слишком мягкой в этой области, будет чувствоваться гибкой и может быть склонной к опасным кол****иям при высоких скоростях педалирования. Большая часть этой гибкости - обычно заключается непосредственно в багажнике, но может иметься достаточно гибкости на верхних перьях задней вилки, чтобы ухудшить условия движения.

Вертикальная жесткость
Так как эта статья имеет дело с рамами, проблема - удар идущий от дороги, передаваемый с задней шины на седло. Качества поездки на руле до некоторой степени определены вилкой (особенно, если она амортизаторная), также как геометрией, и гибкостью в других болтовых соединениях, но не связаны с выбором материала рамы.
Многое из того, что обычно говорят относительно различных материалов рамы, касается предполагаемых различий в вертикальной жесткости. Говорится, что одна рама более комфортна при езде и поглощает дорожные удары, в то время как другая - жесткая и заставляет вас чувствовать каждую трещину в тротуаре. Фактически все эти "различия" являются или мнимым эффектом, или вызваны кое-чем другим чем выбор материала рамы.
Удары передаются от задней шины, через колесо, верхние перья задней вилки, подседельный штырь, раму седла, и обтяжку седла. Все эти части рассеивают удар в большей или меньшей степени, но не в равной степени.