TW202231530A - 自行車用鋁合金管材的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種自行車用鋁合金管材的製造方法，包含下列步驟：
製備管材主體：取鋁合金型材製得圓環狀的管材主體，並於該管材主體的側緣形成數道凹槽；
製備預浸體：纖維材料塗佈液態的熱固性樹脂，據此製得預浸體；
填入預浸體：將該預浸體填入各該凹槽；
纏繞樹脂收縮膜：將長帶狀的樹脂收縮膜迴旋纏繞設置有該預浸體的該管材主體；
固化成型：對該管材主體、該預浸體及該樹脂收縮膜的總成加熱，使該樹脂收縮膜收縮，且該熱固性樹脂固化，據此形成補強體；以及
拆除樹脂收縮膜：拆除該樹脂收縮膜，製得具有該補強體的鋁合金管材。

Description

自行車用鋁合金管材的製造方法
本發明涉及應用於自行車的鋁合金管材，進一步而言，尤指一種自行車用鋁合金管材的製造方法。
一般自行車由管材構成的零部件包含車手把、座管、車架及輪框；車架包括上管、下管、立管、後上叉及後下叉。輪框在製造時先擠出具輪框斷面的直管材，依不同的外徑裁切滾彎成圓形，再焊接製成輪框。
習見應用於自行車的管材，依據材料區分，主要可分為鋁合金管材及碳纖維複合材料管材兩類，其中，鋁合金管材大多選用6061鋁合金或7075鋁合金製成，6061鋁合金的比重為2.70g/cm3，製作自行車管材常見選用的鋁合金材料編號有6061-O、6061-T4、6061-T6、6061-T651及6061-T42，7075鋁合金的比重為2.80g/cm3，製作自行車管材常見選用的材料編號有7075-O、7075-T6及7075-T652，碳纖維複合材料的比重為1.5g/cm3。
由是可知，碳纖維複合材料的強度/重量比，明顯優於鋁合金，但是碳纖維複合材料的價格較鋁合金昂貴，使得利用碳纖維複合材料製作的管材不易普及，而鋁合金管材的強度低於碳纖維複合材料管材。
本發明主要目的在於提供一種自行車用鋁合金管材的製造方法，藉由首創的製造方法，鋁合金管材得以藉由補強體的設置提高強度。
為滿足前述目的，本發明係一種自行車用鋁合金管材的製造方法，包含下列步驟：
製備管材主體：取一具有預定斷面的直管狀鋁合金型材作為胚材，將該胚材製成自行車零部件的管材主體，而後於該管材主體的側緣形成數道凹槽；
製備預浸體：纖維材料塗佈液態的熱固性樹脂，據此製得預浸體；
填入預浸體：在該熱固性樹脂未固化前，將該預浸體填入各該凹槽；
纏繞樹脂收縮膜：將長帶狀的樹脂收縮膜拉伸並斜向迴旋纏繞設置有該預浸體的該管材主體，該樹脂收縮膜係可拉伸變形並可受熱收縮的熱塑性樹脂構成；
固化成型：對該管材主體、該預浸體及該樹脂收縮膜的總成加熱適當的時間，加熱溫度係為該熱固性樹脂的熱固化溫度，使該樹脂收縮膜收縮對該預浸體形成壓力，據使該熱固性樹脂固化，該纖維材料及該熱固性樹脂結合形成補強體；以及
拆除樹脂收縮膜：拆除該樹脂收縮膜，製得具有該補強體的鋁合金管材。
執行前述製造方法，可製得該鋁合金管材，該鋁合金管材的整體強度藉由該補強體獲得提升。
01:鋁合金管材
10:-管材主體
12:凹槽
20:預浸體
30:樹脂收縮膜
40:補強體
3:部份放大顯示於圖3
W:寬度
D:深度
〔圖1〕係本發明實施例一之流程圖。
〔圖2〕係執行本發明實施例一之製備管材主體步驟所製得之管材主體的部份立體圖，顯示該管材主體截取一段的狀態。
〔圖3〕係圖2的部份放大圖。
〔圖4〕係執行本發明實施例一之纏繞樹脂收縮膜步驟的實施狀態示意圖。
〔圖5〕係執行本發明實施例一製得鋁合金管材的部份立體示意圖，顯示該鋁合金管材截取一段的狀態。
〔圖6〕係執行本發明實施例二之製備管材主體步驟所製得之管材主體的部份立體圖，顯示該管材主體截取一段的狀態。
本發明的技術特徵在於自行車用鋁合金管材的製造方法，因此圖式僅以輪框此等較複雜的斷面形狀舉例說明。如圖1至圖5所示，本發明一種自行車用鋁合金管材的製造方法之實施例一，包括下列步驟：
製備管材主體：取一具有預定斷面的直管狀鋁合金型材作為胚材，將該胚材製成自行車零部件的管材主體(10)，而後於該管材主體(10)的側緣形成數道凹槽(12)。
製備預浸體(prepreg)：纖維材料塗佈液態的熱固性樹脂，據此製得預浸體(20)。前述纖維材料係選自碳纖維、玻璃纖維、克維拉(Kevlar)纖維、硼纖維及鈦纖維中的至少一種。當選用二種以上不同的纖 維材料時，可將不同的纖維材料採用堆疊的方式實施，例如底層採用玻璃纖維，而上層採用碳纖維；堆疊完成後再塗佈液態的熱固性樹脂形成該預浸體(20)。
填入預浸體：在該熱固性樹脂未固化前，將該預浸體(20)填入各該凹槽(12)。
纏繞樹脂收縮膜：將長帶狀的樹脂收縮膜(30)拉伸並斜向迴旋纏繞設置有該預浸體(20)的該管材主體(10)，該樹脂收縮膜(30)係可拉伸變形並可受熱收縮的熱塑性樹脂構成。
固化成型：對該管材主體(10)、該預浸體(20)及該樹脂收縮膜(30)的總成，加熱適當的時間，加熱溫度係為該熱固性樹脂的熱固化溫度，使該樹脂收縮膜(30)收縮並緊束著該預浸體(20)，該樹脂收縮膜(30)對該預浸體(20)形成壓力，據使該熱固性樹脂固化，該纖維材料及該熱固性樹脂結合形成補強體(40)。以及
拆除樹脂收縮膜：拆除該樹脂收縮膜(30)，製得具有該補強體(40)的鋁合金管材(01)。
執行前述實施例一，可製得該鋁合金管材(01)，該鋁合金管材(01)包含一個該管材主體(10)及數個該補強體(40)，其中，該管材主體(10)係由管狀鋁合金型材構成，該補強體(40)係由該纖維材料及該熱固性樹脂結合構成，且該補強體(40)嵌設於該管材主體(10)，據此，該鋁合金管材(01)的整體強度藉由該補強體(40)獲得提升，且該管材主體(10)佔有該鋁合金管材(01)主要的重量及體積，而可在價格及強度上取得均衡，具有高產業價值。
進一步而言，該凹槽(12)係鳩尾槽乃較佳的實施選擇，據 此，該補強體(40)形成後，該補強體(40)不易脫出該凹槽(12)，該鋁合金管材(01)應用裝置於自行車，自行車的行車過程中，路面造成的巔簸及振動，不易使該補強體(40)脫離該管材主體(10)，據此提高該補強體(40)的定位可靠度；該凹槽(12)於槽底部份的寬度W為10mm至25mm，該凹槽(12)的深度D則為0.3mm至0.9mm，該寬度W及該深度D的尺寸、該寬度W與該深度D之間的比例關係，均可視需要變化，不以前述例示為限。
該凹槽(12)係沿著該管材主體(10)的側緣形成圓環狀，且各該凹槽(12)分別配置於該管材主體(10)的兩側，該凹槽(12)的數量可視需要變化，不以圖式所例示為限。
執行該填入預浸體步驟時，該預浸體(20)填入該凹槽(12)前，可選擇先行對該凹槽(12)的內部塗佈黏著劑，使得該預浸體(20)設置於該凹槽(12)後，該預浸體(20)不易脫離該凹槽(12)，據此提高該預浸體(20)設置於該凹槽(12)的定位可靠度，以利於後續該纏繞樹脂收縮膜步驟的執行。
構成該預浸體(20)的該熱固性樹脂係選自不飽和聚酯樹脂(unsaturated polyester resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、酚醛樹脂(phenolic resin)及聚胺酯樹脂(polyurethane resin)中的任一種，實施例一係選用環氧樹脂作為該熱固性樹脂；該樹脂收縮膜(30)係橫向拉伸聚丙烯膜、縱向拉伸聚丙烯膜或縱橫雙向拉伸聚丙烯膜，配合選用環氧樹脂作為該熱固性樹脂，實施例一選用縱橫雙向拉伸聚丙烯膜，而為較佳的實施選擇。構成該預浸體(21)的纖維材料可視強度、後續加工等不同的條件需要採用碳纖維、玻璃纖維、克維拉(Kevlar)纖維、硼纖維及鈦纖維中的至少一種。
基於該樹脂收縮膜(30)係為縱橫雙向拉伸聚丙烯膜，據使該 樹脂收縮膜(30)受熱收縮；基於選用環氧樹脂作為該熱固性樹脂，該固化成型步驟係將該管材主體(10)、該預浸體(20)及該樹脂收縮膜(30)的總成，置入110℃至130℃的空間1小時至3小時，使該熱固性樹脂固化，該補強體(40)形成。
如圖6所示，實施例二係由實施例一變化而得，實施例二主要不同於實施例一在於，該凹槽(12)係沿著該管材主體(10)的側緣及圓環狀的內緣形成螺旋狀。
變化該凹槽(12)的數量、該凹槽(12)配置於該管材主體(10)的空間形態及該凹槽(12)的形狀，即可對應變化該補強體(40)配置於該管材主體(10)的空間形態及該補強體(40)的形狀，進而變化該鋁合金管材(01)的強度提升程度及該鋁合金管材(01)在特定方向性的強度提升。

Claims (10)

  1. 一種自行車用鋁合金管材的製造方法，包含下列步驟：
    製備管材主體：取一具有預定斷面的直管狀鋁合金型材作為胚材，將該胚材製成自行車零部件的管材主體，而後於該管材主體的側緣形成數道凹槽；
    製備預浸體：纖維材料塗佈液態的熱固性樹脂，據此製得預浸體；
    填入預浸體：在該熱固性樹脂未固化前，將該預浸體填入各該凹槽；
    纏繞樹脂收縮膜：將長帶狀的樹脂收縮膜拉伸並斜向迴旋纏繞設置有該預 浸體的該管材主體，該樹脂收縮膜係可拉伸變形並可受熱收縮的熱塑性樹脂構成；
    固化成型：對該管材主體、該預浸體及該樹脂收縮膜的總成加熱適當的時間，加熱溫度係為該熱固性樹脂的熱固化溫度，使該樹脂收縮膜收縮對該預浸體形成壓力，據使該熱固性樹脂固化，該纖維材料及該熱固性樹脂結合形成補強體；以及
    拆除樹脂收縮膜：拆除該樹脂收縮膜，製得具有該補強體的鋁合金管材。
  2. 如請求項1所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該凹槽係為鳩尾槽，據此提高該補強體的定位可靠度。
  3. 如請求項2所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該凹槽於槽底部份的寬度為10mm至25mm，該凹槽的深度為0.3mm至0.9mm。
  4. 如請求項1至3中任一請求項所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其 中，該凹槽係沿著該管材主體的側緣形成圓環狀。
  5. 如請求項1至3中任一請求項所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該凹槽係沿著該管材主體的側緣及圓環狀的內緣形成螺旋狀。
  6. 如請求項1所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該預浸體填入該凹槽前，先行對該凹槽的內部塗佈黏著劑，據此提高該預浸體設置於該凹槽的定位可靠度。
  7. 如請求項1所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該熱固性樹脂係選自於不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂及聚胺酯樹脂中的任一種。
  8. 如請求項7所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該樹脂收縮膜係橫向拉伸聚丙烯膜、縱向拉伸聚丙烯膜或縱橫雙向拉伸聚丙烯膜。
  9. 如請求項7所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該固化成型步驟係將該管材主體置入110℃至130℃的空間1小時至3小時，據使該補強體形成。
  10. 如請求項1所述之自行車用鋁合金管材的製造方法，其中，該纖維材料係選自於碳纖維、玻璃纖維、克維拉纖維、硼纖維及鈦纖維中的至少一種。
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