July 20, 2011

Comparison steel and titanium frame (tubing) 1 - スティールとチタンフレーム(チュービング)の比較1

Steel (KUALIS)

Ultimate strength of steel is 130-210ksi (True temper S3, max/217ksi, Reynolds 953 stainless steel, 225-290ksi), Ti 3Al-2.5V is 90-95, and Ti 6Al-4V is 130-145. For strength and stiffness, steel is far stronger than Ti as a material although both materials are strong enough for a bike frame. What about the weight? Steel is always heavier than Ti?
Basically, steel can keep its strength and stiffness with smaller diameter and thinner thickness than those of Ti. So if I say roughly, if you want a stiffer (than Ti)and light weight frame, you can have a stiffer steel frame which is close to Ti for the weight (about +200g). But there is a condition that the tube diameter must be less than 38mm (1 3/8). If the diameter is larger than 38mm (1 1/2), a steel tube becomes stiffer, but just heavier because it cannot be thinner any more.
But Ti can be stiffer than steel with larger diameter (more than 38mm) keeping light weight although it has limitations. So I would say, it would be a good choice to have a Ti frame with a larger diameter tube (>38mm), if you think you want a frame, which is as stiff and light as possible... Otherwise, if you want a more comfortable, flexible, and lighter frame, you should have a Ti frame which has smaller diameter and thinner thickness tubes. It depends on the design which material steel or Ti is better for you.

スティールの極限強度は約130-210ksi (Henry James, true temper S3, max/217ksi, Reynolds 953 stainless steel, 225-290ksi), チタン3Al-2.5Vは90-95, チタン6Al-4Vは130-145である。強度と剛性に関していうなら、スティールはチタンよりも強度が高い。(チタンもスティールもフレーム材料としての強度は十分以上である)重量に関してはどうか?スティールは常にチタンより重いのだろうか?
基本的にスティールはチタンよりも小さい径のチューブでその剛性を保つことができる。大雑把にいうなら、チタンに近い重量(+200g 前後)でより剛性の高いスティールフレームを作ることはできる。ただし条件がある。そのチューブ径は38mm以下であること、である。径が38mmを超えてくると剛性は上がるが、重量もさらに増すことになる。何故ならいまのスティールチューブはもう限界の厚さ(薄さ)まできているため、これ以上径を上げても、薄くすることは不可能であるからである。すなわち、ただ径を大きくするしかない(つまり重くなるだけである)。
しかしチタンは38mm径を超えても軽さをキープしつつ、剛性を上げることができる。もしできる限りの剛性(スティール以上)と軽さをもったフレームを望むなら、チタンフレーム(38mm径以上のチューブ使用)はグッドチョイスであると言えるだろう。 でなければ、より快適で、柔軟で、かつかなりの軽量なチタンフレーム(35mm径以下でバテッド加工で薄くしたもの)という選択も良いだろう。

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