傳統的Al-Zn-Mg-Cu(7050等)高強度鋁合金,其最高的抗拉強度可以達到600MPa以上,但TIG焊接性僅為C級 (以A至D依序分類,C=Limited weldability because of crack sensitivity or loss in resistance to corrosion and mechanical properties.)。由於鋁合金自行車車架的焊接製程以TIG或MIG為主,此一焊接問題限制了自行車車架使用高強度鋁合金以進一步輕量化的應用。

傳統的車架用鋁合金管為6061及7005等鋁合金,TIG焊接性為A級,其典型的拉伸強度分別為310及350MPa。AMSpec團隊多年來接受著名車架廠委託,希望提昇6000系列車架管達到杜拉鋁(Duralumin) 2000系列鋁合金的強度及A級焊接性。

如下表所示,2014鋁合金的抗拉強度為450MPa、降伏強度為386MPa,是車架用管材的目標。以6000系列合金來改良,較接近此目標的是含鈧6xxx-Sc合金,M6 (6069)次之,M6已是10多年來多數頂級車架管之主要用材,但強度偏低,其後續以7000系列合金來改良,開發出7xxx-Sc (M7)的著名材料,但焊接性仍需提昇,而且含鈧合金的價格偏高。

材質機械性質
抗拉強度(MPa) 降伏強度(MPa) 伸長率(%) 焊接性
M6(6069) 403 369 9.8 A
2014-T6 450 386 8 D
6xxx-Sc 446 390 11 A
7xxx-Sc(M7) 490-520 450-480 11-12 B

實際數據依成品尺寸厚薄不同會有些許差異。

目前傑出材料已開創一種強度可達7050 (TS> 600MPa)等級的高強度鋁合金管材,得以運用於車架結構的方法,也同時發明一種在管材端部適合焊接,但其它部位具有高強度鋁合金性質的管材,在名稱上先以7x50/DB (固態接合Diffusion Bonding) 管來說明,管的端面如下圖說明所示,是焊接性達到A級且強度最高的一種雙金屬管材。

  • Weldable Aluminium Alloy
  • Weldable Aluminum Alloy

另一特別的產品技術是以細化6000系列鋁合金,其晶粒至10μm以下的製程來達成,除了維持A級的焊接性之外,其耐疲勞強度明顯提昇,且靜態強度也更接近6000系列含鈧及杜拉鋁(Duralumin)合金。

同意