自行车车架各种焊接技术详解

文章来源:骑行之家

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在各种关于钎焊、套管焊和TIG焊的论战中,充满了误导与偏见。在TIG出现以前,关于钎焊相对套管焊以及银焊相对铜焊的讨论,情况也是一样。

很久以前,大约15年前,套管焊与钎焊之间确实有不同之处,不过那主要是关于管材过热的问题。当使用铜钎料进行钎焊时,管材非常容易过热,但使用铜焊焊接的套管车架也有同样的问题。银焊被认为更为更胜一筹,主要是因为银焊不会让管材达到像铜焊那样高的温度。管材过热会导致出现大面积的热影响区,缩写为HAZ,这是个颇为不利的因素。

首先简单介绍一下HAZ。当钢材被加热到一个特定的温度后——一般被称为转变温度——会导致相变,硬度会随之下降、结晶会开始增长、发生脆变、发生软化、产生沉淀,还能导致基体金属或填充金属裂化(基体金属就是你要焊接的东西,填充金属就是你用来连接接头的东西)。这些都是不利因素。

大多数用来生产自行车的钢材的转变温度处于华氏1200-1800度(摄氏649-982度)。铜钎焊和铜套管焊产生的HAZ面积都很大。TIG焊接也会产生HAZ,不过其面积很小,而且热量非常固定。使用高水平的银焊生产的车架不会有HAZ,不过只能用于套管焊接。大多数银钎料不适合用于主要的车架管材焊接,因为它们容易在钎料中产生裂缝,而且相对而言它们的强度较低。

在套管焊接的车架上,由于银焊较低的加热温度,过去是高级的生产方式,对于两种风格都是如此。不过铜焊很少用于大规模生产的车架上,因为成本太高。 从这个观点来看,银焊确实要比铜焊更好,如果处理得当,焊口问题是无关紧要的。(对于空气硬化管材来说,并非全部如此。)如果使用如今的抗热管材,只要制造者让管材匹配焊接方法,就不会有多大问题。过热仍然是个不利因素,不过管材的宽容度更高了,而且多数钢管在设计时都是为TIG焊接所设计的。

有了钎焊和TIG焊接,制造者在设计方面有了更多的自由,而不必再拘泥于套管焊。套管,由于它的制造方式的原因导致了它在设计上的局限,也就使制造者在角度、管材尺寸方面要受到套管的限制——选择的空间很小——虽然有很多种套管,不过大多数的角度、接口尺寸、接口形状都一样,也就是交叉部分。套管可以在一定范围内调整角度,不过依然要受到接口尺寸的限制。除此之外,只要管材选择合适,一种焊接方式没有真正的优势与劣势,尽管铜钎焊或套管焊的车架在重量上会受到钎焊接头尺寸和套管样式的限制。

如果使用同样的材料,TIG焊接的车架通常会更轻一些,而且是焊接铝和钛时的惟一选择。每一种焊接方式都是制造车架的好方法,而且实际上车架如果焊接得当,焊接的部位上很少出问题。车架最容易出问题的地方是HAZ和高局部应力区域。

你肯定会听到不少议论,说是用TIG焊接要比用套管焊省事。实际对手工车而言,情况并非如此。使用TIG焊接现在的高性能管材制造车架时,需要测量得非常精密,你也不能像使用套管焊接那样,利用套管来稍稍弥补误差。这非常花费时间,如果你没有精密的测量设备,那就用锉刀和砂纸慢慢干吧。使用套管焊制造车架就不用这么耗费时间,也不用那样的设备。手工TIG焊接必须手特别稳,还要非常仔细。在焊接时,需要你身体的三个部位精确配合:左手、右手和脚。而且很多时候你的位置不利于保持稳定。焊接对制造者的要求还不仅限于此。

TIG weld就是惰性气体保护焊接。

independent fabrication的953 proto type应该就是使用的这种技术焊接的。


自行车车架各种焊接技术详解

焊口细节

为了说得清楚,我就不谈准备精良的套管需要花费制造者多少时间,并对技术有多高的要求了,我只谈谈基本的焊接技术。很多人都搞TIG焊接的车架,不过焊得好的没几个,搞钎焊的也是如此。除了纯粹机械性能外,大部分焊接的东西都需要焊接处外观整齐,但什么也不如高质量自行车架对这方面要求高。仅仅能把管子固定在一起的焊接手艺和不但能固定车架而且外观精美的焊接手艺,对于一款好车架来说是有很大区别的。

很明显,自动焊机广泛应用于大规模车架生产领域,而且不用人工的参与,提高了生产速度并降低了生产成本。这是TIG焊被钎焊的痴迷者认为是一种廉价的焊接技术的原因。不过需要记住,我们只是在讨论焊接过程,没有谈大规模生产套管车架的设计和成本的问题。TIG焊接技术令车架的设计更加自由。在这方面套管的限制很大。对于精于计算的人来说,套管除了增加成本以外不会带来任何好处(当然,我假设这样的人在得出这样的结论时没受到美学的影响),特别是在自行车这个市场中,一款产品越轻越容易成功,而且一套精美的套管和一套管材的价格一样多。

至于修复性,修复TIG车架和修复套管车架一样容易,而且有时更简单。如果一个人只懂钎焊很显然没有本事替换一个TIG车架上的一根管子,反之亦然。总之,我觉得在买车架的时候,修复性不是重点。

TIG焊接技术用于自行车领域的时间比较晚,而且很快被一些只擅长传统工艺(套管、钎焊)的制造者视为一种威胁。每个人都有自己偏爱的风格和审美观,这也正是"真正的"不同所在。你不可能在骑行的过程中感觉到两种不同焊接技术的车架的不同之处。坦白地说,那些说一种焊接技术比另一种焊接技术好的人是井底之蛙,他们怀有偏见,或者是为了保护自己的利益——"我不会TIG,因此TIG就不好。"

买车架的基本原则是,你要先决定你想要的风格(套管、钎焊、TIG),然后选择你认为在这个方面你最欣赏的制造者。如果你想用异型管材或有别于传统钻石结构的特殊设计,那只能选TIG或钎焊。最后,你的车架无论使用任何焊接方式,都不会比使用另一种方式的车架差些什么,而且它仍然能满足你的审美需要,这才是两全其美。

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