자전거 부품용 알루미늄 등급

사이클링 관련 제품의 사양을 살펴보고 7075-T6 알루미늄, 304 스테인레스 스틸, 5등급 티타늄 또는 T700 탄소 섬유와 같은 재료 코드를 확인한 적이 있습니까?

이 코드는 재료의 등급, 사양, 화학적 구성 및 성능 특성을 나타냅니다. 모든 등급의 재료가 동일하게 생성되는 것은 아니며 탄소 섬유로 만들어졌다고 해서 기대하는 성능을 발휘하지 못할 수도 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 각 재료 등급은 다양한 응용 분야에 가장 적합한 특성을 가지고 있지만 때로는 제조 효율성과 비용을 위해 모서리가 절단되는 경우도 있습니다.

저는 재료의 차이점, 특성, 가장 적합한 용도, 자전거용 새 부품을 구입할 때 주의해야 할 사항을 설명하는 이 편리한 가이드를 정리했습니다.

이번 포스팅에서는 알루미늄 합금에 대해 알아보겠습니다.

알루미늄 합금은 주기율표의 다양한 원소(주로 알루미늄(원소 13)이므로 알루미늄 합금이라는 이름)으로 구성된 인공 재료입니다. 순수 알루미늄 자체는 매우 부드럽고 약한 재료이므로 많은 산업 응용 분야에 적합하지 않습니다. 내식성, 특정 용도에서의 강도, 무게 및 전성(얼마나 쉽게 변형되는지)과 같은 특정 요구 사항을 충족하기 위해 실리콘과 철을 첨가하여 성능을 향상시킵니다. 이러한 요소들의 조합을 우리는 합금이라고 부릅니다.

알루미늄 합금에는 수백 가지 등급이 있으며 각각 특정 작업에 맞게 설계된 다양한 특성 세트를 가지고 있습니다. 예를 들어, 해양 등급 알루미늄은 마그네슘 함량 이 높기 때문에 해양 염분에 대한 내식성이 우수합니다 . 반면, 마그네슘 함량 이 낮은 등급을 동일한 조건에서 억제하면 동일한 환경에서 훨씬 더 빨리 열화됩니다.

자전거 산업에서 찾을 수 있는 가장 일반적인 두 가지 알루미늄 합금은 6061 등급과 7075 등급입니다.

구성

6061과 7075의 첫 번째 차이점은 번호 지정을 보면 바로 알 수 있습니다. 6061은 알루미늄 합금 등급의 6XXX 시리즈에 속하고 7075는 7XXX 시리즈에 속합니다. 이를 알면 개별 재료 데이터 시트를 파헤치지 않고도 6061에는 실리콘 함량이 더 높고, 7075에는 아연 함량이 훨씬 더 높다는 것을 추론할 수 있습니다.

작업성

두 가지 알루미늄 합금 유형을 제작할 때 6061은 거의 항상 7075보다 우위에 있습니다. 이는 주로 6061이 경도와 인장 강도가 낮기 때문입니다. 경도가 낮으면 7075보다 기계 가공이 더 쉽습니다. 인장 강도가 낮다는 것은 6061이 7075보다 형성하기 쉽다는 것을 의미합니다. 두 재료 모두 납땜, 브레이징 또는 접착제로 결합할 수 있지만 6061은 용접 가능하고 7075는 일반적으로 용접 불가능한 것으로 간주됩니다. . 6061은 용접 가능한 것으로 간주되지만

알루미늄 합금 열처리 및 노화

다양한 등급의 알루미늄 합금은 템퍼링과 시효라는 두 가지 공정을 통해 경화될 수 있습니다. 이는 분자 사이의 결합을 강화하기 위해 제어된 공정을 통해 재료를 가열하고 냉각함으로써 수행됩니다. 이 과정은 재료를 더 단단하고 단단하게 만듭니다. 2차 노화 과정은 재료 내에서 미세한 결정이 성장하여 구조를 융합하는 데 도움이 됩니다.

T6은 사이클링 산업의 알루미늄 부품에서 일반적으로 발견되는 템퍼링 등급입니다.

T6 템퍼는 일반적으로 주조 알루미늄 합금을 450°C에서 몇 시간 동안 균질화하고 담금질한 다음 120°C에서 24시간 동안 시효 처리하여 달성됩니다.

알루미늄의 열처리 및 노화 과정에 대한 간략한 소개를 제공하는 BBC의 이 비디오를 확인하십시오.

경도

재료 경도는 표면에 압력을 가할 때 재료가 변형에 얼마나 저항하는지를 나타냅니다. 체인링 의 경우, 재질이 단단할수록 체인이 각 톱니를 누를 때 손실되는 에너지가 줄어듭니다.

경도는 종종 Brinell 척도( Johan August Brinell 이라는 스웨덴 사람의 이름을 따서 명명 )를 사용하여 측정됩니다.

항복강도 및 인장강도

이 두 단위는 높은 응력 구성 요소에 대한 매우 중요한 지표입니다.

재료의 항복 강도는 변형이 더 이상 원래 위치로 되돌아갈 수 없을 때까지 재료가 견딜 수 있는 응력의 양 입니다 . 항복 강도보다 높은 응력으로 인해 발생하는 모든 변형은 영구적입니다. 즉 구부러진 크랭크나 체인링이 항복 강도를 초과한 것입니다.

긴 스템 및 대형 체인링과 같은 구성 요소에 더 큰 토크가 적용되면서 항복 강도가 점점 더 중요해지고 있습니다. 부품이 힘을 받는 거리가 멀수록 부품이 영구 변형될 가능성이 높아집니다.

인장 강도 는 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 인장 하중입니다. 이는 인장 하중 하에서 파손에 대한 재료의 저항성을 측정한 것입니다. 인장 강도가 더 높은 재료는 치명적인 파손 없이 더 큰 힘을 견딜 수 있습니다. 예를 들어 도쿄 2020 올림픽에서 고강도 기립 출발 직후 호주 추격 핸들바가 부러지는 모습을 볼 수 있습니다.

기계적 성질

6061-T6과 7075-T6 사이의 특성을 분석할 때 몇 가지 눈에 띄는 차이점이 관찰됩니다.

7075-T6과 6061-T6 알루미늄 비교

• 78% 더 단단함(항복 강도)
• 81% 더 강함(인장강도)
• 61% 더 어려워짐

데이터 출처: https://www.makeitfrom.com/

6061-T6

내 경험에 따르면 6061 알루미늄은 범용으로 사용되는 가장 일반적인 알루미늄 합금 중 하나입니다. 철물점에 가서 판매 중인 알루미늄 튜브나 압출재를 보면 아마도 6061일 것입니다. 이 등급은 많은 응용 분야에서 뛰어난 균형을 이루고 있습니다. 가격이 저렴하고, 기계 가공이 쉽고, 용접이 용이하며, 양극 산화 처리가 쉽습니다. T6으로 템퍼링하면 6061 등급 알루미늄의 인장 강도가 130Mpa에서 310MPa로 139% 증가합니다.

6061-T6은 알루미늄 합금에 사용 가능한 다른 옵션에 비해 매우 부드러운 소재로 남아 있습니다. 엄청난 힘이나 나사산 토크 등급을 받지 않는 자전거 부품에 적합한 응용 분야가 있지만 체인링이나 구동 부품과 같은 고응력 부품으로 사용하는 합금은 권장하지 않습니다.

권장 애플리케이션:

• 휠 너트 바이트에 대한 드롭아웃과 같이 응력이 높지 않은 부품 또는 추가 변형이 필요한 영역.
• 예산 자전거 부품

장점:

• 비용 효율적
• 전 세계적으로 쉽게 구할 수 있습니다.
• 쉽게 일함
• 경량

단점:

• 부드러운
• 낮은 내구성
• 자전거에 높은 스트레스를 가할 때 피로하거나 심각한 고장이 발생하기 쉽습니다.
• 부품 착용 효율이 낮음

7075-T6

7075-T6 알루미늄은 중상급 자전거 부품에 사용되는 가장 일반적인 재료 중 하나입니다.

T6으로 강화하면 7075 등급 알루미늄의 인장 강도가 240MPa에서 560MPa로 133% 증가합니다.

가격은 6061-T6의 두 배에 가깝지만 인장 강도도 두 배에 가깝습니다. 이는 무게 대비 강도 비율 측면에서 최고의 성능을 발휘하는 합금 중 하나입니다.

7075-T6은 조달하기가 매우 어려운 합금입니다. 희소성과 높은 수요로 인해 6061-T6보다 약 2배 비싸므로 7075-T6 사양 구성 요소가 저렴한 가격으로 판매되는 것을 보면 실제로 7075-T6 등급이 아닐 가능성이 높습니다.

7075-T6의 주요 단점 중 하나는 부드러운 합금보다 작업하기가 훨씬 어렵다는 것입니다. 깨끗하게 가공하기 어렵고 쉽게 양극 산화 처리되지 않습니다. 그것으로 제품을 제조하려면 훨씬 더 많은 시간과 관심이 필요합니다.

우리는 트랙 체인링 , 엘리트 트랙 체인링 , 엘리트 롱보이 스템 또는 높은 응력 요구 사항이나 나사산 토크 등급이 있는 모든 제품에 7075-T6 알루미늄을 사용합니다. 이곳 뉴질랜드에는 이러한 고급 재료를 현지에서 생산할 수 있는 제련 산업이 없기 때문에 우리는 미국에서 재료를 조달합니다.

권장 애플리케이션:

• 체인링, 스템, 크랭크 등 응력이 높은 응용 분야

장점:

• 무게 대비 뛰어난 강도

단점:

• 기계 가공이 어렵다
• 양극 산화 처리 및 코팅이 어려움
• 값비싼
• 소스 확보가 어렵다

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