• تصنيفات

المواد المستخدمة لصناعة هياكل الدراجات الهوائية

دراجة شارع بهيكل حديدي
دراجة شارع بهيكل حديدي

هياكل الدراجات تصنع من مواد شتى والبعض منها يصنع بعدة مواد مشتركة مع بعضها. والهدف الأساس من اختيار مادة الهيكل هي بناء الدراجة لغرض معين صنعت له. جميع المواد تستطيع من خلالها أن تصنع دراجة بنفس النتائج المرجوة باختلاف الوزن. وبمناسبة أن كاتب المقال ليس متخصصا سنردف إليكم معلومات عامة، ووصلات لمواقع أجنبية في أسهل المقال لمن يحب الاستزادة.

توجد أربعة مواد أساسية ومتوفرة للبيع تجاريا للدراجات، ولن نذكر المواد الأخرى المتخصصة أو النادرة. وسنرتبها من الأرخص إلى الأغلى سعرا.

الحديد

دراجة شارع بهيكل ألمنيوم وشوكة كربون
دراجة شارع بهيكل ألمنيوم وشوكة كربون

يعتبر الحديد من المواد

الصلبة القوية والمرنة والرخيصة الثمن. وستجد الكثير حول العالم من يؤمن باستخدام الحديد كهيكل مناسب للدراجات لعدة أسباب. ومن أهم الأسباب: الحديد رخيص الثمن مقارنة بالمواد الأخرى، قوي ويتحمل الأوزان ومرن ويتحمل اضطرابات الشارع ويمتصها. راكب الدراجة يحس بحياة الهيكل تحته لمرونته. إحدى ميزاته أن عمره الافتراضي وقوة تحمله معروفة ومدروسة وليس عنصرا للمفاجأة. وأضف إلى ذلك أن الهيكل الحديدي من أفضل الهياكل إذا كنت ستستخدم الدراجة للرحلات. فأي حداد يستطيع إصلاح الهيكل الحديدي في أي ورشة حدادة، وهذه الورش منتشرة حتى في الدول النامية والمستهلكة وفي بلادنا. أما المواد الأخرى فسيكون إصلاحها إما باهظا أم مستحيلا! 

كثافة الحديد عالية مما يجعله ثقيلا نوعا ما، وقد يتعرض للتآكل أو التأكسد. فلا ينصح بها في البيئة الممطرة، ولكنها رائعة عادة في البلاد الجافة مع أن البعض قد يخاف الرطوبة. حاول مسح الهيكل بعد وصولك لو تعرض بالمطر. وقد يعتقد البعض أن الهيكل الحديدي قد يكون بطيئا، وقد يكون بعيدا عن الصحة، فلو استثمرت مالك في دراجة شارع مصنوع من الحديد للتنقل وكانت البيئة مستوية من غير مرتفعات مثل مدينة الرياض وزودت الهيكل بالإطارات والملحقات المناسبة، فسيكون سريعا بإذن الله، والوزن لن يكون عائقا كبيرا أبدا.

ألياف الكربون قبل التصميم
ألياف الكربون قبل التصميم

الألمنيوم 

مادة أقل كثافة من الحديد وأقل قوة أيضا. لكن معدل القوة في مقابل الوزن يعد أفضل من الحديد! وسعره أغلى قليلا من الحديد وفي متناول الكثير. يمتاز بقساوته إذ أنه لا يمتص صدمات الطريق، وبمعنى آخر فإن طاقة الدراج بالضغط على الدواسة في حال صعود الجبل أو التسارع سينتقل مباشرة إلى العجلات والشارع. وهذه الصفة يحبها دراجو السباقات ومن يحب التسارع في الطرقات. ويعتبر مادة مناسبة لدراجات الشارع لهذه الأسباب. 

انهيار هيكل دراجة جبلية ألمنيوم بعد سقوط قوي
انهيار هيكل دراجة جبلية ألمنيوم بعد سقوط قوي

عيبه أنه لا توجد طريقة لقياس معدل التحمل، فربما ينهار الهيكل فجأة دون معرفة دقيقة لحيات الألمنيوم ونقصد بالتحمل هو مدى قابلية الهيكل لتحمل ذبذبات التدرج والطريق والاصطدامات! ونخص بالذكر هنا دراجات الجبل وخاصة أنها عرضة للاصطدات بالصخور وغيرها. ومن عيوبه أيضا أن الهيكل لا تستطيع إصلاحه إذا أصابه الالتواء! فإذا سقطت الدراجة بقوة قد يؤثر في الهيكل بشكل واضح، ولا تستطيع إرجاعه كما كان، فهو ليس كالحديد الذي تستطيع بقوة أن تجعله يرجع كما كان! أضف إلى ذلك أن دراجات الشارع الألمنيوم ستكون قاسية على يدين الدراج، إذ أن ذبذبات الطريق ستصل اليدين مباشرة، وهذا سيؤلم اليدين بعد ساعة من التدرج أو أكثر. وهذا سبب للبس الواقي أو القفاز اليدوي لدراجي الشارع. الكثير من هذه الهياكل اليوم تكون مزودة بشوكة أمامية من مادة الكربون لامتصاص ذبذبات الشارع! 

أغلب الدراجات اليوم التي تصنع في تايوان وتوزع حول العالم هي من هذه المادة التي تعد أغلى قليلا من الحديد وأخف وزنا! كما أنها المادة المستخدمة لدراجات الشارع والجبل وغيرهما! وينصح المختصون بمتابعة الهيكل والنظر لأي شقوق قد تؤدي للانهيار!

جارية ثنائية من ألياف الكربون سعر الهيكل فقك 13000 ريال سعودي
جارية ثنائية من ألياف الكربون سعر الهيكل فقك 13000 ريال سعودي

الكاربون فايبر أو ألياف الكربون

هي مادة مركبة غير معدنية، لا تتآكل أو تتأكسد. يستطيع المصمم تشكيلها كيف شاء. يستطيع المصمم جعل أجزاء من الهيكل قوية وأخرى أكثر مرونة كالفرق بين عمود السرج وشوكة العجلة الأمامية. غالية الثمن جدا ويبدأ سعر دراجات الشارع الكربونية من 6000 إلى 20000 ريال سعودي! تعد من الوسائل لتخفيف وزن الدراجة وقد يبلغ وزن الهيكل مع أجزائها الأخرى 7 كيلو أو أقل! وقيمة دراجات الشارع التي تزن 9 كيلو قد تصل إلى 13000 ريال سعودي تقل أو تزيد. بل إن من الصعب وضع سعر أدنى أو أعلى بسبب عدة الطرق لتشكيل الهيكل بالكربون لأن كل مصمم يحاول جعل الهيكل أكثر انسيابية مع الهواء كما يدعي!. فلا توجد طريقة للمستخدم العادي إلا تصديق المصمم. يستخدم الكاربون فايبر كمادة أساسية في السباقات اليوم ليس بسبب الخفة فقط، بل أساسا على قدرة تشكيل الهيكل بشكل انسيابي أكثر من المواد الأخرى. وستجد شكل أعمدة الهيكل بعد التصميم ذات أعمدة مقعرة ومحدبة وغير دائرية، لأن العائق الأساس لسرعة الدراجة عادة هو الهواء. ولاحظ الانسيابية في الصور.

انهيار هيكل دراجة شارع فجأة من شركة TREK
انهيار هيكل دراجة شارع فجأة من شركة TREK

من أكبر عيوب الفايبر كاربون هو قابليته للكسر والانهيار وبشكل مفاجئ إذا تعرض الهيكل لحادث. وسعر المستخدم منه ينزل بسرعة بسبب خوف المشتري من الدراجة المستخدمة الكربونية بالذات. فلو سقطت الدراجة أو تعرضت لحادث واحد فإن قيمتها تهبط كثيرا حتى لو لم يظهر على الهيكل شيء، لأن الكسر البسيط لا يرى من قبل غير المختص. ومن هذا الشدخ البسيط قد يتطور إلى انهيار كامل. وقد يتكسر فجأة والدراج يتدرج فلا يتدارك المشكلة! ولذى ينصح الدراج إذا تعرض لأي حادث ولو كان بسيطا أن ينظر إلى كل جزء من الهيكل ويتأكد من عدم وجود أي شرخ في الهيكل! وقد تناولت الأخبار الكثير من حالات الانهيار لدراجات الكربون وبعضها يخص الشوكة. تستخدم هذه المادة غالبا في دراجات الشارع والمخصصة للسباقات، ولا تعتبر من المواد الجيدة لدراجات الجبل أو دراجات الحمولة والتنقل، وهي بالمقارن أضعف من الألمنيوم! وينصح المختصون بالنظر إلى الهيكل من فترة لأخرى لأي خدوش أو كسور، كما هو الحال مع الألمنيوم.

التايتينيوم
هيكل دراجة سباق الوقت من ألياف الكربون متموج للانسيابية مع الهواء
هيكل دراجة سباق الوقت من ألياف الكربون متموج للانسيابية مع الهواء

مادة غالية جدا، ومعدل القوة مقابل الوزن يعد الأفضل على الإطلاق، ومضادة للتأكسد والتآكل، وتعيش أكثر من عمر صاحبها بكثير، وتعد أحد الأعاجيب في هياكل الدراجات. لا تأتي إلا باللون الفضي، ومن الصعب صبغه وتغيير لونه! صناعة الهيكل من التايتينويم تعد من أصعب المهن وتحتاج لأدوات خاصة لا تتوفر عادة في الدول النامية والمتسهلكة! فيزيد ثمنها بسبب الأيدي العاملة والأجهزة المستخدمة بالإضافة إلى سعر المعدن (تحتاج إلى اللحام بطريقة Teg Welding). شكل الهيكل يعتمد على الأنابيب الدائرية كالحديد، ولا يستخدم عادة في السباقات لسبب بسيط وأنه لا يتشكل مثل الكاربون، وبالنسبة للمتسابقين، الهواء والانسيابية أهم من الوزن. أما بالنسبة لاستخدام الدراجات خارج السباق، كالترحال والتنقل ولمن يريد الدراجة له وللزمن، فإن التايتينيوم لا مثيل له حاليا بشكل تجاري! وأقل دراجة تبدأ من 12000 ريال سعودي! بل حتى لو تعرضت الدراجة إلى حادث، فإنك لن تخشى على الهيكل أبدا.

يتمتع التايتينيوم بالحيوية كالحديد، بل أكثر. فهو مرن وخفيف ويحب بعض الدراجين هذا الإحساس. كما أن بعض الدراجات تزود بشوكات وقاعدة سرج من الكربون. عيب هذا المعدن أنه غالي الثمن! 

اسطوانات تايتينيوم
اسطوانات تايتينيوم

الجدول التالي يساعد على المقارنة بين المعادن الثلاثة في الأعلى ونتركها للمهندسين.

 

 

المادةModulusحد القوةالكثافة والجذب أو الوزن
الألمنيوم10-1111-59 (4-22 annealed.)168.5
الحديد3046-162490
تايتينيوم15-16.540-120280

 

ويختار المصنعون المادة المناسبة لكل دراجة بالأخذ في الاعتبار الصفات

  • الكثافة (أو الثقل النوعي) هي مقياس لكيفية المواد الخفيفة أو الثقيلة لكل وحدة حجم.
  • يمكن لصلابة (أو معامل المرونة) من الناحية النظرية أن تؤثر على الراحة والقوة وكفاءة نقل الطاقة إلى العجلات والشارع. أما عمليا، فوجود الإطار المطاطي المرن جدا والعجلة والسرج وقياس الدراجة، يجعل من هذا العامل غير مدرك تقريبا إلا لأهل الاختصاص.
  • مقاومة الخضوع أو القوة يحدد القوة التي بها تتشوه المادة بشكل دائم. Yield
  • حد التعب والتحمل يحدد الحد متانة الهيكل عندما تتعرض لإجهاد دورية من أصر الركوب المستمر أو الارتطام بالمطبات.

ونرجو من المختصين تصحيح المقال!

وهذه بعض المراجع والمصادر وللاستزادة

 Frame Materials for the Touring Cyclist Sheldon Brown

Understanding Bike Frame Materials

ALUMINUM BIKE FRAME FAILURE

THE ADVANTAGES OF AN ALUMINUM BIKE FRAME

Bicycle Frame Wiki

 

مؤسس موقع الجاريات
محاضر نظم معلومات في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن
VN:F [1.9.22_1171]
قيم الموضوع
Rating: 4.7/10 (7 votes cast)
المواد المستخدمة لصناعة هياكل الدراجات الهوائية, 4.7 out of 10 based on 7 ratings
Print Friendly

About حسام الملحم

مؤسس موقع الجاريات محاضر نظم معلومات في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن

10 Comments

  1. Pingback: دراجة الشارع أو دراجة الطريق | الجاريات

  2. جميل.. لدي دراجة مصنوعة من الكربون.فايبر.. سقطت مرتين ولم أكن أعلم أن خدشا يمكن أن ينهي عمر الدراجة! الله يستر

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: +1 (from 1 vote)
  3. ماشاء الله معلومات مهمة مفيدة، جزاكم الله خيرا

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: +2 (from 2 votes)
  4. هل يمكننى يمكننى استبدال ماسورة من الحديد باخرى من الامونيوم فى الدراجة

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: -1 (from 1 vote)
  5. انا عندي دراجة ألومنيوم
    Trek 2.5
    وهي رائعة جدا

    وحاليا أفكر في شراء دراجة تيتانيوم، وتواصلت مع واحدة من أفضل شركات التيتانيوم وهي
    Moots

    واخبروني انهم ليس لديهم وكيل في الشرق الأوسط.. ولكن عرضوا ان يقومو بشحن الهيكل
    Frame
    الى البيت عندي، وأن أقوم أنا بشراء وتجميع باقي أجزاء الدراجة ..

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: 0 (from 0 votes)
  6. شكرا أخي حسام.. سأتواصل معهم بإذن الله..

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: 0 (from 0 votes)
  7. شكرا على هده المعلو
    مات الرائعة

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: +1 (from 1 vote)
  8. رائع

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: -1 (from 1 vote)
  9. شكرا ع المعلومات القيمه
    ولكن كيف لي ان اعرف نوعية المعدن المصنوع منه دراجتي ؟؟؟
    مع العلم دراجتي نوع
    format con 30
    تصميم روسي

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: +1 (from 1 vote)

أضف تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *