镁合金自行车车架技术研究

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1、1绪论工程硕士学位论文表1．1镁合金性能参数与其他材料对比镁合金铝合金塑料碳钢性能参数月Z91DAZ31BAM60A380ABsQ215密度／g·cm一31．8l1．7801．792．741．057．86抗拉强度MPa23029022032045335～450比强度138．1139．2122．9116．842．942．6～57．3弹性模量GPa4544．845722．1190～210泊松比0．34O．350-360．330．40．3比刚度24．924．725．126．32．024．2～26．7传热系数515361960．2814／W·(m2·K)‘1线膨胀系数／K。126×10-

2、622*10—625．6×1002276．512我国是世界镁矿储量最多的国家，约占世界总储量的70％，己探明的菱镁矿约37亿吨，自云石约40亿吨，仅河南省鹤壁市区域内的白云石就10亿吨之多，可满足200年的冶炼需求。镁合金自行车材料是更新换代产品，其市场前景广阔，产品具有重量轻、节能、安全、环保、美观、时尚等优点，属国家支持性产业。2010年，鹤壁市金属镁产品产量12．2万吨，初步形成了白云岩、原镁、高品质镁、高性能镁合金、镁合金压铸件、挤压型材、汽车零部件、电动车零部件、自行车零部件、镁合金自行车、镁合金电动车等较为完整的产业链条。“十二五”期间，鹤壁市将努力打造全国高新技术镁

3、加工特色产业基地和高端技术研发基地，努力打造“中国镁谷”。2012年鹤壁建成国家镁及镁合金产品质量检测中心，该中心有先进、一流的检测设备，可以完成对镁及镁合金产品的原料和成品的检测任务。富士康科技园、创世电机公司、镁轮美车业有限公司、美丽鸟车业有限公司、河南捷美特镁科技有限公司等金属镁深加工企业相继在鹤壁落户、投产，金属镁终端制品覆盖面在拓宽，金属镁产业实现了从初级产品生产加工向附加值高的深产品生产加工的转变，捷美特镁科技有限公司将年产100万套镁合金车架及整车项目【81。未来自行车的发展方向是设计个性化、功能综合化、自重轻量化、操作方便化、款式多样化。城市用自行车继续向多功能、

4、轻量化发展，高档车向变速、避振、更加舒适的方向发展。为符合这种变化要求，自行车零部件应更多地应用新材料与新技术。近年来，根据产品不同品种、性能的要求，高科技含量的复合材料及高强度轻合金材料将越来越多地应用于自行车的制造，镁合金材料的引入将会在我国自行车行业得到成功运用。新材料的广泛应用，将使自行车的性能和制造工艺发生革命性的变革【21。随着人们对环境保护意识的增强，绿色产品消费市场将迅速扩大。'工程硕士学位论文镁合金自行车车架技术研究1．2镁合金自行车车架的研究现状1．2．1镁合金在自行车车架中的应用现状随着现代化、文明化的发展、科学的进步，人类环保、能源意识的加强；交通拥堵、空

5、气污染、油价上涨等问题的严重，自行车作为传统的交通工具，具有节能、绿色、环保、使用方便等长处。现在的自行车己改变原来的笨拙，变得时尚、健康、环保，成了一种时尚和潮流【9】。自行车由原来的普通代步工具向运动工具转变，骑行正逐步转变为享受生活的一种健康的、绿色的方式。我骑行、我健康、我快乐，自行车俱乐部在全民健身的大环境下，以及众多自行车运动爱好者的要求下诞生了，一系列健康有意义的自行车活动在不断开展。随着人们对自行车的要求越来越高，作为运动、休闲旅游、比赛、探险的工具，自行车必须具备重量轻，强度高，外型美观等特点。车架是自行车的灵魂，理想的车架要求轻便、高强度、高刚性、加工品质好以

6、及高舒适度。车架材质从最初到现在，经历了特殊钢、铝合金、碳纤维，钪合金、镁合金、钛合金等材料。研究开发者不断研发新材质，创新结构设计，创新加工技术，让车架更轻便、更强度高、更舒适且造型美观。自行车车架最广泛、最久的材质是钢材，拥有长时间骑乘的刚性佳、管材有弹性(吸震)、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要热处理等优点，并且成本与价格对等[10-12】。但钢材自行车自重过于笨重，容易出现生锈，金属疲劳等问题。镁合金的密度为1．7，只有钢的21％，铝合金的60％，其轻量化的优点十分明显【5】。另外，镁合金的一系列优越性，在自行车的应用中，具有高刚性、高抗弯曲性【5】；优良的吸震性

7、，吸收冲击和振动，镁的吸震效果是铝的25倍，使得自行车拥有更好的骑行舒适性；它的高温挤压成形工艺性良好，挤压薄壁镁合金管件，显著减轻车重：材料无污染，二次回收利用简单，是绿色材料。自行车的重要承重结构是车架，所有整体重量集中的部件，因此我们要选择加倍轻质又具备良好综合力学性能的材质镁合金车架，为自行车减重、轻便。密度、弹性模量、拉伸长度、拉伸强度、断裂强度、韧性，这一系列自行车车架所需的结构材料的力学性能参数，在镁合金经过控制镁铝锌锰微量杂质等成分、适当的成形处理方法等措施后，其