详解SCOTT车架碳纤维等级,为何碳纤维深受高级运动自行车青睐?

材料前沿洞悉 2023-05-04
3060 字丨阅读本文需 8 分钟

在自行车领域,碳纤维产品除了车架外,越来越多的部件都是碳纤维材质,如轮组、车把、牙盘等自行车很多重要的零部件都由碳纤维制成。由此可见碳纤维的优势也越来越明显,它已经是制造高级运动自行车及零部件的重要材料之一。Scott是最早开始使用碳纤维作为车架材料的几个自行车品牌之一,那么关于SCOTT车架的碳纤维等级你又了解多少呢?

碳纤维材质的优点

1、材质强度大

碳纤维材质发展至今,已经不再像人们传统印象中的那样不堪一击,正规企业生产的碳纤维材质自行车及零部件是具有非常大的强度,有些高质量的碳纤维自行车架强度甚至高于铝合金车架。因此,许多对强度要求极高的山地车或速降车的各种部件也都开始使用碳纤维复合材料来制造。

2、超强的可塑性

碳纤维材质基本可以制成自行车任何所需的形状,且表面完全感觉不到连接的痕迹,因此可以造出你所需的各种造型的自行车。譬如在空气动力学方面,碳纤维材质发挥其高可塑性的各种优势,使自行车更加空气动性的要求。

3、超轻的重量

碳纤维材质具有非常轻的重量,是非常理想的轻量化材料。在自行车追求速度和空力趋向极致化的现在,大量使用高级碳纤维材质的自行车及相应的配件不断出现,让车辆的重量甚至可以控制在5公斤左右,为了安全起见,目前UCI规定的职业竞赛的公路车,是不得低于6.8公斤限制。

4、超强的刚性

碳纤维材质自行车零件并不像人们传统印象中的那样不堪一击,而是具有非常高的刚性,高质量的碳纤维车架的刚性是会高于铝合金车架的。所以应用于比赛或各种竞技类的高强度运动中,骑行的自行车车架、车把、轮组,越来越多地使用碳纤维复合材料来制造。特别是在骑行爬坡或冲刺时,往往都能表现出非常优异的成绩。

5、超强耐腐蚀性

碳纤维是经过高温石墨化处理形成的石墨晶体结构,这种物理结构非常稳定。因此使它具备较高的耐腐蚀性。在同等环境下,普通的钢制或铝制自行车产品及配件,动不动会出现锈蚀等现象,而碳纤维产品将不会有什么变化。但碳纤维作为一种复合性材料,并不是无坚不摧,它不能够抵抗那些达到一定浓度的强酸、强碱类产品的侵蚀。

6、超强的吸震性

碳纤维材质不光刚性高,在刚性高的同时,还能有很好的吸震效果,骑行中在无减震装置的情况下,骑行碳纤维车架的韧性可能会优于铝合金和高碳钢车架的感受。

碳纤维材质需提高和改进的地方

1、制作复杂

碳纤维在加工过程中,需要进行复杂的负载应力计算,根据计算出来纵向刚度和横向刚度的结果,叠层形成碳钎维板。

2、抗穿刺弱

碳纤维虽然具有很高的抗拉强度,但是碳纤维材料的抗剪抗穿刺的能力,并没有那么强,这也是碳纤维产品易出现断裂或洞的原因之一。

3、难改尺寸

碳纤维车架是需要制定基本成型的模具制作,一旦自行车车架模具,脱模制作完成,就很难再改变尺寸。因此碳纤维自行车很难一次性满足多尺寸、多样式的变化,除非完全个性化的DIY定制。

4、易暴晒老化

碳纤维零件的表面有一层用于固化和保护碳纤维材料的环氧树脂,如果长期在高温室外暴晒,在阳光、氧气以及潮湿环境等因素多方面的作用下,会造成碳纤维复合材料表面开裂老化的现象,最终渗透到材料内部造成损坏。碳纤维自行车最好不要长时间处于阳光下暴晒。

5、价格偏高

碳纤维材质的产品都很昂贵,由于它的加工工艺更加的复杂,程序也会更繁琐,并且会有很高的报废率,因此所耗费的时间成本和人力成本,自然比其他材质的成本要高很多。所以市面上一旦是碳纤维的车型或零部件的价格总会偏高。并且这些碳纤维部件也大多是用在高端运动自行车上。

Scott是最早开始使用碳纤维作为车架材料的几个自行车品牌之一。从开始致力于研发碳纤技术起,Scott便坚持创造更轻更坚固更耐用的产品。因为有着这样的理念,Scott在碳纤技术发展中一直处于领导者的位置,不断追寻着高超的制造工艺,尽可能重复利用原料,并减少浪费。Scott的工程师一直都与独立的测试实验室及工程大学合作,不止为了保持Scott在碳纤制品上坚如磐石的品质,更是为了培养他们在碳纤领域的技术优势和专业素养。

关于SCOTT车架的碳纤维等级

来自瑞士的这个品牌,他们一直在山地车和公路车上提供不同级别的碳纤维车架,他们通常以HMF、HMX和HMX-SL进行区分。那么这些类型的碳纤维之间,他们到底有什么区别呢?

Scott的三种级别(HMF、HMX 和 HMX-SL)碳纤维车架之间的真正区别是什么?简单的理解就是他们在生产阶段,在材料上做了什么不同的处理方式。

1、HMF碳纤

HMF是一种用来最大化强度并尽可能降低重量的碳纤。这种材料混合了最佳的刚性与强度特性,提供了极佳的骑乘体验。SCOTT工程师创造出这种碳纤的诀窍就是他们对于碳纤层叠方向和大小的精确控制。与现今的产业标准相较,HMF碳纤提供了更为卓越的强度。

抗拉弹性模量:125Gpa

抗拉强度:2450Mpa

2、HMX碳纤

SCOTT优化了业界常用的高模量HMF碳纤。HMX是一种被SCOTT使用的混合碳纤材料,相比HMF,HMX在同样重量下有着20%的刚性提升。这种特别的材料使得SCOTT的工程师得以创造出轻到难以置信却仍然拥有上佳骑乘品质的自行车。然而,HMX的制造成本是HMF的三倍,因此SCOTT只有在高端的Premium,Team Issue和RC版本的战车上才会使用。

抗拉弹性模量:154Gpa

抗拉强度:2950Mpa

3、HMX-SL碳纤

HMX-SL采用了纳米碳纤科技,其中包含了混入碳纳米管的增强型环氧树脂和T1000G的碳纤维丝束。碳纳米管能在碳纤维丝束垂直方向上及非轴线方向上提供更高的强度,即提高碳纤维的抗剪应力性能。此外,相比先前业内领先的HMX碳纤,HMX-SL通过提高碳纤之间的粘合力,获得了前所未有的刚性表现!T1000G是目前世界上抗拉强度最高的碳纤维,这种材料通常被用在航空及国防领域。经过合理的设计,这种材料可以在不影响能量传输的情况下制造出极致轻量的车架。

抗拉弹性模量:154Gpa

抗拉强度:2950Mpa

有何不同呢?

HMX的碳纤原丝相比HMF更细并且更为坚硬,因此HMX碳纤制成的车架可以以更薄的管壁,达到与HMF碳纤所制车架相同的刚性。HMF碳纤车架和HMX碳纤车架最终的区别主要在重量,一个HMF车架的相比其对应的HMX车架会重15%左右。

当进入刚性领域和高性能时,纤维的成本呈指数增长,这就是顶级版本的HMX-SL车架。HMX-SL的树脂含量更低,叠层更复杂,单件更多,这意味着生产时间更长,但性能最佳,刚性及重量比也非常高。

所有Scott的碳纤维级别,无论价格高低,他们都会通过相同的测试标准,具有相同的质量和精度,并在分析、优化和测试方面得到同样的处理方式。简单的说,就是无论重量如何,他们的碳纤车架都具有相同的强度。无论级别高低,所有车架都通过了严格的测试。

在实际骑行中有什么样的区别呢?

HMX-SL版本的车架能获得最轻的重量,这是最明显的主要区别。刚性可能会有一些微小的变化,但Scott的目标是在各种纤维级别之间尽可能保持一致。例如Ultimate版本是最有价值的版本,它专为比赛而设计,就是采用HMX-SL纤维制成。因此它更轻,但也更贵。

区分车架级别,这是很多品牌都会使用的方式,这让购买的用户可根据自己的需求、预算来选择不同的版本。这就是性能与成本的问题,HMX-SL车架是Scott品牌的高端系列,是高水平比赛的竞赛工具。然而,它的售价并不适合所有人,所以可以选择更低模量的版本。

综上所述,各种类型的碳纤维车架之间的主要区别主要在于重量。生产的质量、结构的特征和骑行的的质感并没有多大的改变。除了重量,重量会影响在爬坡的表现,能够获得更好的收益。

基本上,选择HMX-SL版本的原因就是刚才提到的几个方面,不过你单从肉眼很难区分各种类型的车架。因此,小编的建议是根据自己的实际需求选择Scott的碳纤维车架,同时考虑自行车的整车配置,这通常对乐趣和性能有更大的影响。不过,车架上那些额外的100-200重量差异,对于大多数用户来说真的可以忽略不计。

Scott超轻量碳纤维战车

在SCOTT家族里ADDICT绝对是不可忽视的存在,“对轻量化的成瘾”就是ADDICT车系的命名由来,ADDICT是轻量化的代名词,具有着竞赛的血统,其中的ADDICT RC更是家族中代表公路职业竞赛的最强装备。而在2023年的序列中,家族入门款ADDICT RC 40同样是一个不可忽视的存在。

相信各位已经在2023年的FOIL RC上见识到了SCOTT今年惊艳的涂装设计,在ADDICT RC上同样不例外。ADDICT RC 40主体部分用上了低调却不失华丽的银河金色,晶莹的闪粉镶嵌其中,结合完美的全内走线设定,骑出去绝对是众人眼中的焦点。

涂装覆盖之下是SCOTT专业的HMX超轻量碳纤维为基础打造的车体,透过复杂的超高模组系数的碳纤维叠层设定,大幅提升五通刚性与吸震效能。整车重量轻量化之余,ADDICT RC还运用了SCOTT专利的F01空气力学管型,可有效的降低空气阻力,提供极为顺畅的骑乘体验,凸显了ADDICT RC的综合性。

文章来源: 单车志Bicycling,野途网

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