Что дороже алюминий или сталь. Выбираем раму. Алюминий, карбон, сталь или титан? Недостатки стальных рам

• Сталь материал хорошо известный. Алюминий - материал современный, легкий, но в то же время прихотливый. При использовании фасадных подсистем из алюминиевого сплава, необходимо четко выполнять ряд требований, выдвигаемых алюминием. В условиях суровых российских реалий строительства, которые с кризисом стали еще более суровыми, когда монтажники подешевле, крепеж попроще, а строить надо побыстрее - выполнить эти требования сложно. Рассмотрим то, о чем умалчивают продавцы алюминиевых подсистем, но то, о чем описано в их каталогах технических решений.

  1. Сталь имеет более низкий коэффициент термического расширения по сравнению с алюминием. При перепаде температур от -20 до +50 градусов нержавеющая 3х метровая направляющая удлиняется на 2мм, в то время как алюминиевая на 5-6мм. Поэтому в алюминиевых системах предусмотрен целый ряд подвижных соединений и термических швов. В стальных системах все соединения - фиксированные, более простые и надежные. Элементы системы работают в зоне упругих деформаций.

  2. В стальной системе все кронштейны являются несущими. Поэтому вес облицовки равномерно распределяется по всем кронштейнам на направляющей (в двухконтурной системе - по массиву кронштейнов). Все точки крепления - жесткие, с помощью вытяжных заклепок или саморезов.
  Напомним, что в алюминиевых фасадных системах кронштейны обязательно разделяются на несущие и ветровые. Причем весь вес 3х метровой направляющей с облицовкой должен нести один несущий кронштейн.

  3. Остальные - работают только на ветровые нагрузки. Для подвижного крепления направляющей к ветровому кронштейну в последнем предназначены продолговатые отверстия. Для создания подвижного соединения положено использовать вытяжные заклепки (не саморезы!). Кроме этого, точка крепления заклепки должна меняться в зависимости от температуры окружающего воздуха, при которой происходит монтаж.

  В условиях реальной стройки много ли монтажников изучают каталоги технических решений? А сколько выполняют предписания? (рисунки- ветровые-несущие кронштейны, точка крепления, температура).

• В стальных системах вентилируемых фасадов используется недорогой, однородный с фасадной системой крепеж. Это оцинкованные стальные заклепки и саморезы для систем из оцинкованной стали и нержавеющие заклепки для систем из нержавеющей стали. Кляймер всегда крепится нержавеющими заклепками.
  В алюминиевых подсистемах теоретически положено использовать крепеж из нержавеющей стали или алюминиевые вытяжные заклепки. У нержавеющих заклепок есть, с точки зрения монтажника, три больших недостатка. Нержавеющая заклепка стоит в четыре раза дороже самореза, установка заклепки занимает в три раза больше времени, чем самореза, для установки нержавеющей заклепки надо иметь дорогой инструмент (800евро). Поэтому очень часто вытяжные заклепки заменяются на… оцинкованные саморезы. Электролитическая пара металл-алюминий говорит сама за себя.
• Предел прочности алюминиевого сплава АД31 20кг/мм.кв, против 54кг/мм.кв. у стали. Сталь имеет в 2,5 раза большую несущую способность, чем алюминий. Поэтому в стальных системах применяются детали в 2 раза тоньше, чем в алюминиевых. Это позволяет сэкономить вес.
• Стальные фасады пожароустойчивые. Температура плавления стали 1800 градусов. Прессованного алюминия 600-700 градусов. Как показывают испытания, температура во время пожара может достигать 900 градусов на отдельных участках фасада, что может привести к расплавлению алюминия. Для противодействия этому в алюминиевых системах положено устраивать противопожарные отсечки. Это ведет к удорожанию алюминиевого вентилируемого фасада.
• Сталь имеет теплопроводность в 4 раза меньшую, чем алюминий. Теплопроводность алюминия 220 Вт/(мºС), нержавеющей и оцинкованной стали 40 и 45 Вт/(мºС) соответственно. Таким образом, кронштейны в алюминиевых системах вентилируемых фасадов являются большими мостиками холода. Российские коллеги подсчитали, что для равного утепления фасад, при использовании алюминиевой подсистемы необходимо закладывать на 20мм толще утеплитель.

• Теплопроводность алюминиевых сплавов в 5,5 раз выше, чем у нержавеющей стали. Поэтому для исключения возможности образования мостиков холода в местах крепления кронштейнов к стене, в алюминиевых подсистемах используется терморазрывы толщиной 10 мм (в стальных 2мм), что негативно сказывается на надёжность узла крепления кронштейн-стена, так как головка анкера работает в знакопеременных температурах, что приводит к коррозии самого нагруженного элемента НВФ - анкера. Также наличие в таком ответственном узле пластикового элемента большой толщины не повышает общей надёжности системы.
• Стоимость стальной фасадной системы - немаловажный для заказчика фактор. Фасадные системы из оцинкованной стали - хороший компромисс между ценой и качеством. Стальная двухконтурная система навески вентилируемого фасада дешевле алюминиевой одноконтурной уже изначально, при расчете на глухую стену. Учитывая преимущества, которые дает двухконтурность разница в цене может быть двойная.

В разделе на вопрос Что крепче: Сталь или Алюминий? заданный автором Посоловеть лучший ответ это Такого понятия в физике нет.

Ответ от Максим [гуру]
Определённо алюминевый сплав, вобщем по прочности почти одинаково, но вес алюминевого сплава грубо говоря как пух, у меня велик такой, на всех бардюрах летаю. .
вобщем алюминь 100% верняк..

Ответ от Простокваша [мастер]
Сталь

Ответ от Карагач бала [гуру]
Жопа. Можно бить и сталью и алюминием и не сломается.

Ответ от Европейский [гуру]
поролон ёпта

Ответ от А. Ю. [гуру]
знаешь дружок у меня в 64
куда крепче

Ответ от Ёергей Потасов [гуру]
Смотря как сравнивать, в каких условиях и по каким критериям.
Колёса Кьюриосити, несмотря ни на что, сделали из сплава алюминия.

Ответ от QWERTY [гуру]
по жесткости конечно 300% сталь

Ответ от Ўрий Иванов [гуру]
Сталь. У нее и твердость и прочность выше.

Ответ от Tester [гуру]
Как то по ящику слышал выражение
-броня на основе алюмин сплава- по Звезде про какой то БМП

Ответ от Инженер [гуру]
По абсолютной прочности прочнее стали ничего в макромасштабах не придумали.
По удельной прочности (предел прочности/ удельный вес) алюминиевые сплавы у сталей выигрывают.
Удельная прочность для летающих, спортивных и специальных применений нужна.
И титановые сплавы и композиты далеко алюминиевые сплавы по удельной прочности опережают.
P.S. Для справки. Самый прочный алюминиевый сплав В96Ц-1 предел прочности 730 МПа.
Даже в обычных конструкционных сталях предел прочности порядка 1100-1200 МПа, а высокопрочные далеко за 1500 МПа.

С ростом популярности навесных вентилируемых фасадов возникла острая конкуренция между стальными и алюминиевыми подсистемами. Покупателей НВФ волнуют, прежде всего, такие параметры, как надежность, долговечность, соотношение цены и качества.

Производители и стальных, и алюминиевых подсистем утверждают, что по этим показателям их продукции нет равных. Кому верить? Какой материал в системах НВФ занимает более выигрышные позиции – сталь или алюминиевый сплав?
Конечно, говорить о том, что лучше – сталь или алюминий – безотносительно целей их использования, неправильно. Преимущества алюминиевых сплавов при производстве, например, батарей отопления бесспорны: по теплопроводности этот материал находится среди лидеров. А вот от алюминиевой посуды лучше отказаться. У нее короткий срок службы по причине быстрой деформации, но главное – готовить и хранить еду в такой посуде вредно для здоровья. Алюминий очень нежный и легко отсоединяется от стенок посуды, попадая в еду. Зато посуда из нержавейки служит долго, абсолютно безопасна и является атрибутом здорового питания.
Но если с той же посудой все ясно, то спор за лидерство в системах НВФ продолжается и даже обостряется. Для тех, кто сомневается в выборе подконструкции по типу материала, сравним их основные характеристики.
Цель любого фасада – сделать здание эстетически привлекательным и защитить его от холода и ветра, дождя и снега. Навесные вентилируемые фасады решают эти задачи и, более того, славятся своей долговечностью и экономичностью.
Итак, задача номер один – утепление здания. С ней прекрасно справляются и стальные, и алюминиевые подсистемы, с одним лишь «но». Алюминиевый сплав по теплопроводности одерживает уверенную победу над сталью. Увы, это достоинство оказывает системам НВФ медвежью услугу: алюминиевые кронштейны выводят из здания в три раза больше тепла, чем их стальные «коллеги». Поэтому при использовании алюминиевых подсистем утеплитель должен быть толще примерно на 5 см, нежели при использовании стальных подсистем. Соответственно утеплитель в этом случае обойдется дороже.
Второй важный вопрос, который интересует покупателей вентфасадов, - надежность системы. Этот показатель включает такие параметры, как прочность, противостояние коррозии, температурные деформации, пожаростойкость.
Нержавеющая сталь прочнее алюминиевого сплава в три раза, поэтому несущая способность стальных подсистем гораздо выше. Правда, есть возможность уравнять прочностные характеристики за счет увеличения толщины алюминиевых элементов в три раза, но в этом случае алюминиевая подсистема уравнивается в цене со стальной. Более того, в утолщенном варианте она громоздкая и тяжелая, что сужает область ее применения.
Кстати, любая алюминиевая подсистема все равно частично состоит из стальных элементов. Противопожарные отсечки должны быть из нержавейки по причине требований пожарной безопасности. Дело в том, что температура плавления алюминия составляет 640°C против 1800°C у нержавейки. Температура пожара внутри жилых и общественных зданий достигает 800-900°C. Именно поэтому оконные обрамления делают из стали: через них огонь выходит наружу.
Тем не менее стальные противопожарные отсечки мало спасают алюминиевые подсистемы. Подверженность алюминиевого сплава температурным деформациям приводит к тому, что во время пожара отсечки соскакивают. В итоге огонь охватывает всю подсистему.
Хотя по заключению экспертизы и стальные, и алюминиевые подсистемы имеют класс пожарной опасности К0, то есть не являются пожароопасными, на практике конструкции из алюминиевых сплавов способствуют распространению огня. Стальные конструкции, наоборот, отличаются высокой огнеупорностью. При пожаре они не горят, не плавятся и таким образом останавливают пожар.
В защиту алюминиевых подсистем скажем, что их производители пытаются бороться с этим изъяном: вводят в конструкцию дополнительные элементы

Отредактировано: 02.02.2017

Мы продолжаем серию статей о различных материалах, используемых при производстве велосипедных рам. В прошлой статье мы поговорили о велосипедах на основе стальных рам.

В современном мире для изготовления рам велосипеда используют следующие материалы:

• (обычную, углеродистую, хромомолибденовую).
• Алюминиевые сплавы (Alloy )
• (Titanium)
• (углепластик, Carbon fiber)
• Различные редкие, экспериментальные и материалы (магниевые (Magnesiumc), алюминиево-скандиевые, бериллиевые сплавы, бамбук и т.д.)

В этой статье мы рассмотрим свойства рамы, изготовленной из алюминиевых сплавов.

Сам термин алюминиевая рама не совсем правильный. Алюминий в чистом виде не применяется - он слишком мягкий. Под этим термином подразумеваются сплавы с другими металлами: цинком, медью, магнием, марганцем и т.д.

Один из больших плюсов алюминиевых рам - их малый вес. Именно поэтому велосипеды с такими рамами быстрее набирают скорость, на них легче подниматься в гору. Однако, это же дает и отрицательный эффект в виде потери наката, т.е. когда велосипедист прекращает вращать педали байк быстрее останавливается.

Преимущества алюминиевой велосипедной рамы:

• Меньший вес , по сравнению со стальными рамами, и как следствие этого хорошие разгонные характеристики.
• Почти абсолютная коррозийная стойкость - такие рамы не ржавеют от слова «вообще».
• Высокие скоростные характеристики : легче набрать скорость и ехать в гору.

Недостатки велосипедной рамы из алюминиевых сплавов:

• Жесткость . Алюминиевая рама практически не гасит вибрации, и все неровности дороги передаются на руки и через пятую точку на позвоночник, особенно если еще и вилка жесткая, а не амортизационная.
• Быстрая потеря наката . Из-за меньшего веса, как только байкер перестает крутить педали, велосипед быстро теряет свою скорость, в отличие от велосипеда со стальной рамой.
• Недолговечность . Если велосипед эксплуатируется активно, то через несколько лет резко возрастает вероятность получить трещину. А лет через 10 обычного катания рекомендуется регулярно осматривать байк перед поездкой на их наличие. Производители чаще всего дают гарантии на рамы из алюминиевых сплавов в пределах 5-10 лет.
• Более чувствительны к ударам и падениям , чем стальные и титановые рамы. Все-таки алюминий мягче стали и удар, который сталь даже не заметит - на алюминии может оставить вмятину.
• Неремонтопригодность . Сварить алюминиевую раму слишком сложно, да и уверенности в ее прочности это, на самом деле, не прибавит - надежнее купить себе новую.
• Высокая цена.

Виды алюминиевых сплавов, использующихся при изготовлении велорам.

Немного остановимся на видах алюминиевых сплавов, использующихся для изготовления велосипедных рам.

Марок алюминиевых сплавов достаточно много (2014, 7000, 7005T6, 7009T6, 7010T6, 6061T6, 6065 и т.д.), но наиболее часто в велосипедостроении используются марки 7005T6 и 6061T6 (аналог отечественного сплава АД33 по ГОСТ 4784-97).

Их еще называют сплавы шести- или семитысячной серии.

Использование в названии букв «Т6» говорит о том, что материал прошел термическую обработку.

Например, при термической обработке сплава 6061 изделие из него нагревают до 530 °С, затем интенсивно охлаждают водой. Затем его в течении 8 часов при температуре около 180 °С искусственно старят. После такой обработки сплав 6061 уже обозначают 6061-Т6.

Сплав 7005 при термической обработке охлаждают не водой, а воздухом.

Например, в приведенной ниже таблице видно состав металлов в сплавах и как изменяются их физические характеристики после термической обработки.

В таблице:

Предел прочночти на разрыв - это нагрузка, при превышении которой происходит разрушение изделия.

Велосипедная рама призвана удерживать руль перед владельцем, а колеса - под ним. Существует множество форм, металлов, цветов и конструкций рам. Именно рама должна быть первым существенным фактором при выборе всего велосипеда, как при его сборке, так и при выборе готового экземпляра в магазине. Ведь рама определяет предназначение, которое будет выполнять велосипед, посадку наездника, суть и тяжесть обвесов и креплений. Также это оказывает большое значение на конечный вес велосипеда. А какая разница, какого веса будет велосипед?

Велосипед с алюминиевой рамой

Какая разница, сколько весит велосипед

Существует три базовых параметра, которые влияют на вес велосипеда - его устойчивость на дорожном покрытии, управляемость во время маневров и инерция. Последний параметр учитывает не только саму инерцию, но и энергию, которую нужно затратить для ее компенсации. Как бы странно это не звучало, но когда падает вес велосипеда, то все эти показатели улучшаются. Здесь не работает правило - чем тяжелее, тем устойчивее, так как приходится часто менять центр тяжести, а инерцию сложнее компенсировать.

Так что вес всего велосипеда крайне важный параметр, а его рама несет большую часть веса.

Она может быть стальной рамой, алюминиевой или хромо-молибденовой. Иногда встречаются титановые экземпляры. Вес зависит не только от рамы, но и от всех частей комплекта в совокупности, а также от назначения велосипеда. Шоссейные варианты весят обычно 8-9 килограмм, горные варьируются - есть облегченные варианты с весом в 9 кг, средние взрослые аппараты весят до 11 кг, а экземпляры для даунхилла могут достигать среднего веса в 20 кг.

Отдельные спортивные велосипеды стоят дорого и весят строго выверенное количество кг, но слишком разнятся в зависимости от производителя и назначения, поэтому бессмысленно указывать средний их вес. Наиболее дешевые велосипеды-солянки из «Ашана» и других крупных гипермаркетов стоят мало, но комплектация у них как правило тяжелая, ненадежная и негармоничная. Кататься на таком будет неудобно, тяжело и он быстро придет в негодность, а ремонту они, как правило, не подлежат.

Стальная рама

Как стальная рама, так и рама из различных сплавов с участием стали имеют примерно одинаковый вес. Для того, чтобы рама была максимально прочной, в сплав добавляют хром или молибден. Такая добавка позволяет также делать необычные конструкции рамы - утонченные посередине и утолщенные к краям. Это делает раму более легкой и удобной, а интересный внешний вид привлекает внимание особенно в сочетании с оригинальным цветовым решением. По сравнению с алюминиевыми трубами для рамы эти получаются тоньше и эластичнее.

При использовании стальной рамы пропадает необходимость в установке на велосипед карбоновой вилки или рамы. Ведь чем будет гибче выполненная рама, тем дольше она будет служить своему хозяину. Для туристического велосипеда это будет лучшим вариантом, так как они недорогие, но при этом отлично поддаются мелкому ремонту. Проблема велосипеда из стали заключается в легком обретении коррозии и более тяжелым весом по сравнению с рамой из алюминия. К преимуществам этой рамы из такого материала можно отнести:

• Отличную инерцию - после того, как владелец прекратил крутить педали, велосипед долгое время сохраняет отличную скорость;
• Мягкая стальная рама - сталь смягчает силу удара и вибрацию, в сочетании с карбоновой вилкой превращает езду на велосипеде в сплошное удовольствие;
• Изгиб - часто рама из стали изгибается под непривычными углами, что отлично помогает на поворотах;
• Долговечность и отличная способность к ремонту материала - помочь сможет каждый второй сварщик.

Но такая рама имеет и небольшое количество недостатков, среди которых увеличенный вес - в самых облегченных вариантах такая рама будет весить на 1 - 1,5 кг больше, чем другие варианты.

Резкий разгон на такой раме тоже не получится.

Рама из алюминия

Сейчас чаще всего изготавливаются велосипеды с алюминиевой рамой. Такие экземпляры легче, более отзывчивы к неровностям дороги, недороги как в ремонте, так и в покупке, а еще они не подвержены коррозии. Жесткость и вес у такой рамы будет лучше, чем у стальной, но сам металл будет иметь меньшую плотность. Алюминиевая рама получается легкой и жесткой, хотя сам диаметр больше у трубы. Если сравнивать со сталью, то увеличение диаметра труб такой рамы приведет к более жесткому варианту, но вместе с тем и на порядок легче.

Ощущаться изменение жесткости практически не будет, но если это ощущается, то можно поставить на велосипед карбоновые вилки, которые будут смягчать дорогу.

Сломанная рама из алюминия

К преимуществам алюминиевой рамы можно отнести:

• Лучшее среди возможных соотношение между весом и стоимостью конечного результата. Самая низкосортная рама не весит больше 2 кг, а хорошего качества - не более 1,5 кг;
• Резкий и хороший разгон на любой местности;
• Алюминий не подвергается коррозии металла;
• Является лучшим вариантом для велосипедистов с большим весом.

Недостатки этой рамы прямо противоположны достоинствам рамы из стали.

1. Рама из такого материала не только быстро разгоняется, но и так же быстро теряет всю свою инерцию.
2. Она является жесткой - алюминий не может погасить вибрации при катании. В сочетании с ригидной вилкой и вовсе катание может превратиться в мучение.
3. Люди с маленьким весом с трудом будут на нем кататься.
4. Больше 10 лет такая рама не прослужит, так как накапливает свою усталость и в самый неподходящий момент просто лопнет.
5. Ремонту также подлежит далеко не каждая поломка такой рамы.