[发明专利]自行车车架管材制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自行车车架管材制法，尤指一种兼具高强度及良好焊接性的铝合金自行车车架管材(aluminum alloy bicycle frame tubes)制法。

背景技术

按，由于铝合金具有质轻(比强度高)与成本低等优势，迄今仍是重要且广泛使用的自行车车架管材材料之一，目前的铝合金自行车车架管材主要是采用6061铝合金或7005铝合金等Al-Mg-Si合金或Al-Zn-Mg合金来制作，然后再通过TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding，钨极惰性气体保护焊)或MIG焊(Metal Inert Gas Welding，熔化性电极惰性气体保护焊)等焊接工艺将各个管材结合成一完整的车架。

6061与7005等铝合金所具备的优良焊接性(weldability)使其成为业界制作铝合金自行车车架时的优先选择，但其典型的抗拉强度(typical tensile strength)较低分别只有310MPa与350MPa，对于自行车车架进一步的轻量化形成了限制，然而，尽管部份铝合金如7050具有很高的强度(抗拉强度可达550MPa以上)，但此类高强度铝合金的焊接性却很差，一般甚至会被归类为是不可焊接的(unweldable)的铝合金材料，此一焊接上的问题对自行车车架采用高强度铝合金以进一步轻量化的企图构成了技术障碍。

此外，对于传统的钢制(steel)车架而言，虽然通过外加的接管(lug)及硬焊(brazing)的方式来结合(connected)各车架管材是很常见的工艺，而且美国专利US4047731、US2011/0057414等前案也教导了利用由强化纤维胶合材(fiber reinforced resin)所制成的接管(lug)来结合铝合金车架管材的技术方案，但实务上，却很少看到高强度的铝合金管材运用类似的制程来制作车架，这是因为铝合金的硬焊或胶合具有许多缺点，例如铝与硬焊金属之间容易产生异种金属的伽凡尼腐蚀(galvanic corossion)、金属与胶合材不同的热膨胀(thermal expansion)特性，以及相异材料(dissimilar materials)在接合处所造 成的结构及材料不连续(material discontinuity)等等，特别是管材接合的部位都为高应力集中区(concentrated areas of stress)，而上述缺失将会使管材接合处的强度降低，甚至对车架造成灾难性的损坏，因而，对于要求高安全性的自行车工业来说，上述先前技艺的实用性与可行性显然很低。

是故，如何发展一种可同时兼具高强度及良好焊接性的铝合金自行车车架管材的制备方法，即成为一极具迫切性与实用价值的技术课题，也为本案申请人所欲解决的技术困难点所在。

发明内容

有鉴于现有自行车车架管材的制备技术无法克服高强度铝合金不易焊接的问题，只能转而采用容易焊接但强度较低的铝合金材料，导致车架在刚性、重量与材料成本等各项指标上均难有进一步突破，因此本发明的目的在于发展一种可同时兼具高强度及良好焊接性的铝合金自行车车架管材的制备方法。

为达成以上的目的，本发明系提供一种自行车车架管材制法，其步骤包含：准备一由第一铝合金材料所构成的第一管材与一由第二铝合金材料所构成的第二管材，再将该第一管材与第二管材通过固态接合的方法，制成一第二铝合金材料在内层而第一铝合金材料在外层的复合铝合金管材，其中，该第一管材系选择高强度但不易焊接的铝合金材质，而第二管材则选择具有良好TIG或MIG焊接性能的铝合金材质；再以抽管及车削的方法，将该复合铝合金管材加工成为一中间较薄两端较厚的复合厚薄管，并使该第一铝合金材料集中在该复合厚薄管的中段部，而该第二铝合金材料则集中在该复合厚薄管的两个端部，其中，该车削的步骤是将位于该两个端部外层的第一铝合金材料予以去除，即完成本发明的自行车车架管材。

其中，该第一铝合金材料为任一系列的铝合金，且该第二铝合金材料为5xxx系列的铝合金。

其中，该第一铝合金材料与第二铝合金材料分别选自不同系列但具有相同热处理条件的铝合金。

其中，该第一铝合金材料与第二铝合金材料分别选自同一系列但相异的铝合金材料。

其中，该固态接合采用的具体制法为挤制、抽制或旋锻。

其中，进一步利用内径拉刀的方法，将位于该复合厚薄管其中段部内层的 第二铝合金材料予以去除。