チタン製自転車ボルトとスチール製自転車ボルト – どちらの素材があなたのビルドに適していますか?

すべてのビルダーが抱く質問: チタンかスチールか?

自転車店に入り、フォーラムを閲覧し、フレームビルダーに相談してください。そして「チタンボルトにアップグレードすべきでしょうか?」数分以内に表示されます。これは、チタンのほうが軽い (本当)、チタンのほうが強い (場合によっては誤り)、チタンのほうが常に優れている (間違いなく誤り) という仮定が含まれた質問です。

この記事ではマーケティングを徹底して、密度、引張強さ、腐食データ、ボルトあたりの実際の重量削減、実際のコスト差、材料と用途を適合させる意思決定マトリックスなどのエンジニアリング数値を提供します。

これは、 ボルト選択ハブ および カーボン フレーム ファスナー ハブ — 自転車タイプの完全な推奨テーブルとガルバニック安全フレームワークについては、これらのピラー ガイドを参照してください。

クイック比較:チタン vs スチール vs ステンレススチール

重量 — チタンの本当の利点

4.43 g/cm3 の TC4 チタンは 合金鋼より 44% 軽量 (7.85 g/cm3) が必要であり、ステンレス鋼より 45% 軽量 (8.00 g/cm3)。しかし、これは実際のバイクにとって何を意味するのでしょうか?

完成したロードバイクの実際の軽量化

概要: フル チタン ボルト キットは、仕様と決定ルールが機能ゲージをサポートしている場合、約 40 グラム — これは、およそボトル ケージ ボルト 2 本の重量に相当します。すべてのグラムを追い求める体重の微小な体格にとって、それは意味があります。 Enduro MTB の場合は?その40gは15kgのバイクに消えます。ファスナーヘッドの

強度重量比 — チタンが輝く場所

チタンには 最高の比強度 — これが航空宇宙やフォーミュラ 1 で使用される理由です。設計上の制約が「最小の重量で最大の強度」である場合、チタンは数学的に優れています。

強度 — スチールが反撃する場所

1,200 MPa では、 12.9 グレードの合金鋼は、絶対引張強度が 26% 高い は TC4 チタン (950 MPa) よりも優れています。より高い弾性率 (210 対 114 GPa) を追加すると、鋼製ボルトの剛性が高まり、荷重時の弾性変形が少なくなります。

これが実際に何を意味するか

重要なポイント: チタンは 950 MPa 以上ですほとんどの自転車アプリケーションでは enough。しかし、極端な end (DH 衝撃、電動自転車モーターのトルク、大径ピボット) では、12.9 鋼の 1,200 MPa が必要な安全マージンを提供します。

腐食 — チタンのキラー機能

ここではチタンが真に優勢です: 腐食しません。 塩霧の中、汗の中、何年も海岸沿いを走行した後ではありません。これは、無制限の耐食性を達成するためにコーティングを必要としない唯一の一般的なファスナー材料です。

塩水噴霧テスト: Ti vs スチール

カーボンファイバーによるガルバニの安全性

多くの場合、これが決定要因になります。チタンのガルバニック電位は 0.00V vs カーボンファイバー — カーボンフレーム内では電気的に不活性です。これを 0.55V の合金鋼と比較してください。合金鋼は、水分が界面に架かる場合に炭素繊維マトリックスを積極的に腐食します。

ルール: フレームがカーボンファイバーの場合、カーボン レイアップと直接接触するボルトはチタンまたは 316SS である必要があります。裸のスチールは決して使用しないでください。

コスト現実性チェック

チタンは高価です。それを回避する方法はありません。 OEM 数量 (1,000 個) での実際のボルトあたりのコストの比較は次のとおりです。

フレーム OEM の場合: 12.9 スチールからチタンにアップグレードすると、約 1 あたり $11自転車 (ボリューム)。 5,000 ドルのカーボン ロード バイクの場合、40g の軽量化と生涯にわたる腐食耐性を実現するには、コストが 0.2% 増加します。 800ドルのアルミ製コミューターバイクを正当化するのは難しい。

意思決定マトリックス — どの資料を選択する必要がありますか?

最終判定

チタンが常に答えであるとは限りません。しかし、答えが正解である場合、他に近いものはありません。

グラム単位が重要であり、フレームにガルバニック安全性が要求されるカーボン ロード バイクやハイエンド XC ビルドの場合、チタンは工学的に正しい選択です。岩にぶつかる可能性のあるエンデューロ MTB や、モータートルクが 85 N·m の電動自転車の場合、12.9 スチールが唯一の選択肢です。

正しい答えは、次の 3 つの質問によって決まります。 あなたのフレームは何でできていますか? 1グラムあたりいくらかかりますか？そして、このバイクはその耐用年数の間に実際に何を目にするのでしょうか？