Алюминий (лат. Aluminium) — химический элемент под номером 13 в таблице Менделеева. Один из самых распространённых металлов и третий по распространённости химический элемент (после кислорода O и кремния Si) в земной коре.
В велосипеде применяется для изготовления множества различных деталей. Главным его преимуществом является небольшой удельный вес и высокая коррозионная стойкость. По прочности он уступает стали, но имеет втрое меньший удельный вес. Алюминий является одним из самых распространённых металлов, из которого делаются велосипедные рамы.
Из алюминия изготавливаются большинство велосипедных компонентов высокого качества. Например, шатуны,ведущие звёзды, обода, рули,выносы, части тормозных систем и переключателей скоростей.
В то же время, для изготовления спиц, тросов и резьбовых узлов, подвергающихся высокой нагрузке, алюминий не применяется.
Существуют различные алюминиевые сплавы, которые обозначаются определёнными числами, в зависимости от того, какие элементы добавляются в сплав. Чистый алюминий пластичный металл с малой прочностью. Но если к нему добавить кремний, магний, цинк, медь или другие элементы, в результате можно получить очень прочный сплав. Первая цифра в числовом обозначении сплава отвечает за следующие добавки:
- 1xxx — производственный алюминий (более 99% чистого металла)
- 2xxx — медь
- 3xxx — марганец
- 4xxx — кремний
- 5xxx — магний
- 6xxx — магний и кремний
- 7xxx — цинк
- 8xxx — прочие элементы
Остальные 3 цифры отвечают за то, в каком количестве использованы все добавки. Но в отличие от стали, где в числовом обозначении содержится непосредственное количество углерода (1020, 4130, 4340), в алюминии значение цифр нужно смотреть по таблице.
| Сплав | Состав металлов | Предел прочности на разрыв, psi | Предел текучести, psi | Удлинение, % | Твёрдость по Бринеллю | Основная добавка |
| 2014 | 4,5% медь
0,8% углерод 0,8% марганец 0,5% магний | 27000 | 14000 | 18 | 45 | Медь |
| 2014-T6 | 4,5% медь
0,8% углерод 0,8% марганец 0,5% магний | 70000 | 60000 | 13 | 135 | Медь |
| 6061 | 1% магний
0,6% кремний 0,2% хром 0,3% медь до 0,7% железо | 18000 | 8000 | 25 | 30 | Магний и кремний |
| 6061-T6 | 1% магний
0,6% кремний 0,2% хром 0,3% медь до 0,7% железо | 45000 | 40000 | 17 | 95 | Магний и кремний |
| 7005-T6 | 4,5% цинк
1,4% магний 0,45% марганец 0,13% хром | 51000 | 42000 | 13 | н/д | Цинк |
| 7075-T6 | 5,6% цинк
2,4% магний 0,15% марганец 1,6% медь 0,23% хром | 83000 | 73000 | 11 | 150 | Цинк |
Предел прочности на разрыв — напряжение, при котором происходит разрушение. Предел текучести — наименьшее напряжение, вызывающее остаточную деформацию. Относительное удлинение — это средняя величина удлинения деформируемой детали до её поломки (разрыва). Твёрдость по Бринеллю — величина, характеризующая твёрдость материала.
Индекс «Т6», написанный после кода материала, обозначает вид термической обработки. Все велосипедные рамы проходят термическую обработку, даже если производители не пишут «Т6» после номера класса алюминия. Термическая обработка как правило производится уже на готовой раме, поскольку её следствием является структурное изменение металла. Средняя температура термической обработки обычно сставляет 480−540° C (температура плавления — около 600° C), среднее время — 1/2−2 часа для тонких труб. После чего следует резкое охлаждение в воде и 8−часовая (или более) выдержка при достаточно низкой температуре (примерно 180° C).
Как видно из таблицы, сплавы обладают разными свойствами — прочностью на разрыв, стойкостью к коррозии, пластичностью, пригодностью к сварке и к механической обработке.
У каждого сплава есть как сильные, так и слабые стороны, и в связи с этим для каждого из них есть своё применение. Очень прочные сплавы невозможно сварить, но из них могут получиться, например, высококачественные звёзды. Некоторые сплавы, в целом не обладающие достаточной прочностью, могут быть стойкими к точечным ударам.
Если требуется накрутить или сцепить детали, они могут быть выполнены из разных сплавов. Если же необходима сварка, то обе детали должны быть одной группы. То есть нельзя сварить детали из алюминия 6061 и 7005.
Конструктору важно выбрать правильный сплав для решения определённой задачи. Дорогой