세상에는, 탄소 프레임과 알루미늄 프레임의 강도는, 어느 것이 강한가 하는 논쟁이 있는 것 같습니다.

단, 내용을 보면 올바른 정보와 잘못된 정보가 혼재하고 있습니다.

이 기사의 필자는 자전거가 아니지만 기계 설계자입니다.

따라서 기본 재료에 대한 지식이 있으며 설계 실패에 대한 많은 경험이 있습니다.

그 필자가 카본 프레임과 알루미늄 프레임의 강도에 대해 거짓말과 사실을 폭로하고 싶습니다.

가장 많이 시장에 나와있을 철 프레임도 드디어 고려하므로 참고로 해 주시면 감사하겠습니다.

▲ICAN 로드 오토바이 프레임 카본제

순수한 소재는 실용적이지 않습니다.

우선 먼저 알아 두어야 할 것은, 「철」이라든지 「알루미늄」이라든지 「카본」이라고 말합니다만, 순수한 (단일한) 소재는 일반의 분은 우선 눈에 띄지 않습니다.

우선은 「철」입니다만, 자전거에 자주 사용되고 있는 것은, 크롬 몰리브덴 강이라고 하는 소재입니다.

철에 크롬과 몰리브덴이라는 소재를 녹인 "합금"입니다.

철과는 다르지만 합금을 「강(하가네)」이라고 부릅니다.

자전거 업계에서는, 「크로모리」라고 불리는 물건입니다.

철 단체보다 우수한 특성을 가지고 있습니다.

크롬이 포함된 합금으로는 스테인리스가 유명하지만, 녹슬기 어려워질 정도는 포함되어 있지 않고, 재질의 강화를 위해 크롬이 사용되고 있습니다.

재료 업계에서는 「SCM」이라고 불리지만, 같은 크로몰리에서도 필자가 알고 있는 것만으로 11종류 있습니다.

「비교했다」라고 하는 경우, 어느 쪽과 어느 것을 비교했는지는, 매우 중요하기 때문에, 「철과 알루미늄」같은 묵직한 정보의 경우, 그다지 믿음성은 높지 않다고 생각하는 것이 좋을 것입니다.

「SCM 415(크로모리)와 A7075(초연 두랄루민)를 비교했다」등의 구체적인 정보는 신품성이 높습니다.

다음으로 알루미늄이지만 이것도 반드시 합금으로 사용합니다.

1000번대부터 8000번대까지 있으며, 알루미늄을 베이스로 하여 구리(Cu), 망간(Mn), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 니켈(Ni) 등 다양한 금속의 합금입니다. .

2000번대는 용접하기 쉽기 때문에 스템 등에 사용되고 있을 것입니다.

프레임 주위는, 비용과 내구성을 생각해 6000번대, 경량이 판매의 자전거의 시리즈라고 비싸지만 7000번대 등이 사용되고 있을 것입니다.

마지막으로 카본이지만 이것도 단독으로는 사용하지 않습니다.

일반적으로 자전거에 사용되는 탄소라고 하는 것은, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)이며, 일본어로 하면 「탄소 섬유 강화 플라스틱」이 됩니다.

탄소 부분도 중요합니다만, 플라스틱 부분도 중요하고, 한입에 카본이라고 해도, 가격도 강도도 핀만입니다.

▲ICAN 로드 자전거 카본 프레임

ICAN에서 사용되고 있는 「카본」은, 일본 메이커 도레이의 「카본 파이버 도레 T700/T800」이 100% 사용되고 있습니다.

신용할 수 있는 소재 메이커의 소재일 필요가 있으므로, 이것은 세계 최고 랭크의 소재라고 말해도 좋을 것입니다.

프레임의 제조 과정은 YouTube에 공개되어 있으므로 한 번 보면 놀랄 것입니다.

수작업으로 여기까지하고 있습니다.

똑같은 모양으로 비교하지 않는다

철, 알루미늄, 탄소로 정확히 동일한 모양의 프레임을 만드는 것은 100%가 되지 않습니다.

또한 만들어도 의미가 없습니다.

각각 재질로서의 특징이 다르지만 똑같은 형상을 만들 리가 없습니다.

용접할 수 없는 소재를 용접하려고 하지 않을 것이며, 철과 탄소에서는 강도가 3배나 다른데 같은 형태로 하면, 탄소가 너무 강합니다.

그래서 똑같은 모양의 비교 실험은 전세계 사이트를 보더라도 찾을 수 없었습니다.

보통의 실험은, 메이커가 발매하고 있는 프레임에 대해 비교하는 것이 주류입니다.

용접부는 메이커에 의해 차이가 나온다

"철 프레임"과 대표적인 프레임은 존재하지 않습니다.

이는 제조사에 따라 기술력과 제조방법이 다르기 때문입니다.

자전거의 프레임의 내구 시험의 연구 결과등을 보고 있으면, 파손하는 것은 대략 이하의 부분입니다.

• 특징적인 부분이 파손된다

가늘어지고 있거나, 가파른 각도로 구부러져 있는 등, 특징적인 부분에서 파손이 일어나기 쉬운 것 같습니다.

• 다른 재질끼리의 용접

보통은 하지 않습니다만, 철과 스테인리스, 철과 알루미늄의 용접을 하고 있는 것 같은 부분은 부러지기 쉽습니다.

철의 용접은 일반적이며 안심감이 있지만 알루미늄의 용접은 상당히 어렵기 때문에 용접 부분이 접힐 수 있습니다.

그 어려움을 알리려고 하면, 책이 1권 걸어 버릴 정도의 양이 있습니다만, 당 기사의 본도에서 벗어나므로, 여기에서는 할애하겠습니다.

• 병 케이지의 나사 구멍

프레임에 병 홀더 고정용 나사 구멍이 열려 있지요?

저기에서 부러지는 패턴도 있는 것 같습니다.

• 디자인성 중시에 의한 응력 집중

비즈니스에서 디자인은 매우 중요합니다.

멋지지 않으면 팔 수 없습니다.

다만 너무 멋지고 응력이 집중되어 거기가 약해지는 경우도 있는 것 같습니다.

■ 적지만 테스트한 데이터는 존재한다

자전거의 프레임의 테스트로서, 각 메이커의 프레임을 사, 「철」 「알루미늄」 「카본」으로 비교한 데이터는 존재합니다.

허가를 받고 있지 않기 때문에, 직접의 링크는 삼가하겠습니다만, 독일의 잡지에 게재된 「EFBe(Engineering for Bikes)」의 실험 등은 매우 유익하다고 생각합니다.

체중 85kg의 사람이 프레임에 스탠딩(立漕)을 상정한 부하(122kg)를 기계적으로 10만회 주고 계속했을 때의 프레임의 왜곡을 기록하고 있습니다.

이 회사에서는 프레임에 가장 부하가 걸리는 것은 스탠딩(立漕)이라고 생각하고 있는 것 같습니다.

이 결과로부터, 소재에 관계없이, 뛰어난 프레임은 10만회를 견디고, 안되는 것은 어딘가가 파손되고 있었습니다.

이 테스트에서 각 소재의 평가는 다음과 같습니다.

철 프레임・・・경량은 아니지만, 매력적인 가격으로 합리적인 내구성

알루미늄 프레임・・・매우 딱딱하고, 가볍고, 매우 내구성이 있다

카본 프레임 ... 가장 내구성이있다. 실험에서 가장 가벼운 프레임.

이것이 결론입니다.

위의 실험에서는 20,000시간의 사용을 상정하고 있는 것 같았습니다.

하루 8시간 서서 젓고 계속 약 7년의 계산입니다.

프로의 레이서에서도 이런 무차한 사용법은 하지 않을 것입니다.

일반인이 사용한다면, 어느 것을 선택해도 곧 파손되는 것이 아닙니다.

단지, 신용이 있는 메이커, 신용이 있는 가게에서 살 필요는 있다고 생각합니다.

역시 필자로서는, 지갑이 용서한다면, 카본 프레임에 도전하고 싶어져 버렸습니다.

▲ICAN 로드 자전거 카본 프레임

외부 라이터：오쿠노 아키라