钢架自行车的Lug工艺、美学与创新

廖树林

钢架自行车的Lug工艺、美学与创新

Lug Process, Aesthetics and Innovation of Steel-frame Bicycle

廖树林

Due to retention of the classic contest and the emergence of the contemporary new technology, Lug process prospers in Japan and the United States, and will enjoy development from the perspective of technology and aesthetics. In addition, Lug aesthetics also has great innovation potential in the field of derivatives.

作为当前社会的一大热点，自行车产品在强调环保和智能的新环境下重新获得公众的高关注度，其实它早已经历了超过百年的发展史。和很多行业一样，自行车也经WORKSHOP教学众瞩目的焦点，在环法比赛，奥运会比赛和其他顶尖赛事中大放光彩，也代表了整个自行车产业的性能、技术和美学巅峰。在经历了从钢材、铝合金到碳纤维的材料更替，竞技自行车的车架制造史上最具创造力的时代，留在了60-80年代，也就是欧洲尤其是英国和意大利手工艺最辉煌的年代。其中，最具魅力的工艺，便是Lug焊接的工艺。很不幸，随着竞技比赛中钢材料被碳纤维取代，以及欧洲大师们的逝去，这一工艺逐渐没落而成为了传奇，自行车美学也慢慢成为了收藏者口中的故事。然而随着古典赛事的保留，以及当代新技术的出现，Lug工艺又在亚洲的日本和遥远的美国重新绽放光彩，将来也会在技术和美学上得到新的发展。另外，Lug的美学，在衍生品领域也有很大的创新潜力。

在当前，无论是因为雾霾引发的公众环境意识，经济基础提升后公众对自身健康的追求，还是国外各种基于自行车文化产生的流行风潮，自行车逐渐在国内从不为人重视的“廉价代步工具”一跃成为新闻热点。尤其当源于伦敦风行欧洲的“Tweed Run”复古骑行和在美国日本盛极一时的“Fixed Gear”死飞文化传入中国后，更是让复古自行车成为时尚焦点，明星、收藏家和街头潮人，都把古典自行车作为个人的时尚符号。古典自行车，绝大多数是钢架自行车。

钢材是最早期用于制造自行车车架的材料。从早期厚重且性能低下的高碳钢，到后期轻薄性能优越的铬钼钢甚至不锈钢，钢材一直被运用于自行车制造，直到今天。当然，作为高性能竞技自行车的材料，钢材的使命在上一世纪就基本结束了。

不过无论是何种钢材，在焊接成自行车车架的过程中，无外乎三种基本的焊接工艺。这三种工艺分别是：TIG（氩弧焊）、Fillet Braze（钎焊）、Lug（套管焊接）。其中TIG是高温融化钢材接合处使之接合的焊接方式，管材受热面积小，强度高重量轻效率高，但焊缝明显，当代自行车架多数使用这一工艺。Fillet Braze是用铜合金（高端产品会使用铜银合金，熔点更低，对管材性能影响更小）作为焊料熔化后对管材进行多次接合，工艺复杂效率很低，接合强度也会相应偏低，但是经过手工打磨可以做到毫无焊接痕迹，视觉上完美度极高。而Lug是用除了管材之外，额外制造的Lug结构（套管）对管材进行类似自来水管接头一般的接合，然后用铜合金（高端产品会使用铜银合金）作为焊料熔化后填满管材和Lug之间的缝隙。Lug工艺在性能上介于TIG和Fillet Braze之间，多数古典自行车都使用Lug作为焊接工艺来制造车架。

Lug焊接是其中最为传统，也是在美学和创造力上最有研究价值的一种工艺。

首先，我们先对Lug本身进行一个深入分析。

Lug绝大多数都是铸造件。车架制造者或者专门的Lug件第三方供应商会对应不同的管材直径，制造出用于钢架车不同部位的Lug单元件，一般最少五件（头管两件、前叉肩、五通和坐管部位），多的，车身全部接合位置都使用Lug。

绝大多数车架制造者会选择使用公模（可以通用的第三方制造商提供的Lug件）来制造车架，而少数知名的技艺高超的制造者则会选择定制Lug件。这些定制件在重量、性能、造型和美学上有着更优秀的表现，很多还带有自家的品牌刻印。是否使用公模Lug，是辨别车架制造水平和收藏价值的一个标准。

其次，我们探讨Lug的工艺价值。

Lug的工艺价值，主要体现在那些专门定制开发，甚至完全手工打造的Lug产品上。这些高水准的Lug件，无外乎就是三点：轻薄、精巧、精准。

早期受限于钢材料的性能低下和加工水平不高，Lug往往做得粗大笨重。一方面是因为粗大的Lug便于增加管材与Lug间的焊接面积，使焊接更容易做得较为牢固；一方面是因为粗大的Lug更容易掩饰焊接工艺、管材切割和Lug铸造的粗糙之处，可以弥补工艺缺陷。而笨重，则是因为材料和工艺所限，Lug的厚度较厚，较大的尺寸也增加了重量。另外，早期的Lug件的公差控制也很差，往往要人手来逐个进行修正，才能减少焊接时的误差。因此，早期的Lug，在性能上几乎没有优势，工艺美感也较为不足。当然，那个时代的一些较为出色的作品，还是能够在有限的技术下尽量展现工艺之美。

而高水准的Lug件，往往使用了更好的Lug材料、更精准的铸造工艺、手工轻量化设计、甚至全新的Lug造型设计。在材料上，新的钢材可以因为更薄和更高强度而大幅降低Lug重量，尤其是使用英国Reynolds 953和意大利Columbus Xcr不锈钢制造的Lug。新的铸造工艺则可以使Lug变得非常小巧而且精准，更轻而且焊接精度更高。很多高水平的工匠还会通过独家技法来对传统Lug件进行打孔、切割和打磨，以做到轻量化和精巧化。而全新设计Lug造型与结构，更是极致工艺的体现。其中，后面的两点我们进行重点探讨。

由于测量模型的拟合程度较好，题项的归类和量表构成与前人和本研究设想保持一致，因此使用AMOS 17.0软件，采用路径分析方法建立结构模型，以检验变量间的路径系数是否显著，进行假设验证。除了可以处理多个因变量，结构方程模型的另一个优点是构建竞争模型，根据各模型对样本数据拟合的优劣情况来决定哪个模型最可取。根据研究假设，本文分别构建了全模型M0、修正模型M1和研究模型M2，各模型的拟合指数如表3所示。

英国品牌Mercian在1965年制造的Superlight车架，就在铸造Lug件的基础上进行了全手工的切割，目的是将Lug的尺寸缩减到能够牢固焊接前提下的极致。这是当时无法进行全新材料和工艺制造Lug下的无奈之举。但是这一做法成就了一代经典名车。当然，因为此法太过耗费工时而且焊接难度过大，产量很低，很快这一型号就停产了。（图1左）

意大利品牌Masi，则研发了全新的“内Lug”工艺。这一工艺其实是制造出了与以往焊接工艺不同的Lug件。通过非常精准的“自来水管”式的Lug，这一车型能够得到更高的制造精度和强度。而这一Lug带来的“3V”型号，成为了Masi品牌甚至意大利竞赛自行车里的顶级产品。（图1中）

日本品牌3Rensho则独辟蹊径，将空气动力学理念与Lug设计融合，利用高超的铸造工艺和焊接能力，制造出了“Modeulo Lug”。这一Lug具备独特的破风鳍片式的Lug设计，并且Lug的尾部极其细长，也是为了实现设计中的高效气动效果，降低高速骑行时的风阻。当然，这一设计对铸造和焊接的工艺要求极高。也是极致手工艺的体现。（图1右）

再次，是Lug的艺术性与装饰美学。

相比较于直接明了的TIG焊接和追求毫无焊接痕迹的Fillet Braze，Lug是诸多车架制作大师发挥个人创造力和审美理念的试验场，也是最能体现车架品牌和识别度的地方。

Lug设计的艺术性和美学，主要体现在装饰性、产品识别性、以及品牌和个人签名的融入。

图1 Mercian（左）Masi（中）和3Rensho（右）的 Lug设计

说道Lug极致化的装饰性，就一定会谈到英国最著名的自行车品牌Hetchins。Hetchins已经有近百年历史，被称作“自行车里的劳斯莱斯”。而这一品牌得此殊荣的原因，就是独一无二的华丽Lug设计。Hetchins车上所用的Lug，是定制的基本Lug件再加上装饰件手工焊接而成的，其中最大的秘密，就是装饰件。这些装饰件，原本是简单的钢片，它们被那些经验丰富的工匠绘制出图形，然后用线锯，一片片切割成精巧的装饰片，然后逐片手工用锉刀修正、打磨、压弯，并和标准的Lug件焊接在一起，最后再用于焊接自行车架。而这些Lug虽然有些不对称，甚至因为换个工匠就换了新造型，却带来了艺术品般独一无二的美学与装饰性。

高的产品识别性是设计师们都在追求的目标。而对于自行车架来说，能够褪去油漆和标识，仅剩“裸架”也能一眼看出品牌，是非常高的成就。而对于钢架自行车来说，Lug，尤其是造型鲜明美感独特的Lug，是消费者眼中最明显的识别元素。玩家们能看到ZUNOW的蜂鸟Lug，也能轻易识别Casiti著名的“海神叉”Lug，更是对Colnago的“三叉戟”Lug耳熟能详。这些设计与性能无关，却通过独特的设计和艺术性，造就了很高的品牌识别度。

品牌名称和个人签名的融入，更是各个车架制作大师最在意的细节。在工艺上，各种凹印铸造、镂刻、切割；在美学上，品牌商标、家族族徽、个人签名，都被设计师用巧妙的方式在小尺寸的Lug上呈现出来。Colnago在Lug上镂刻“梅花”图形，又是品牌标识，又可以做到轻量化。Gios在前叉叉肩上嵌入的“金银币”是极具特征性的品牌符号。而最极致的还是Masi，各种签名、鸢尾花纹章、品牌标识，都被用在了Lug设计上。

进入二十一世纪，自行车工艺也进入了创新阶段。钢架自行车和Lug工艺，同样借助新的技术，获得了创新的契机。我们可以使用计算机建模来塑造精度超高的Lug，并用3D打印技术打印出高精度蜡模，然后再铸造金属Lug。在金属打印技术成熟后，直接用3D打印来制造高精度金属Lug，也不再是难点。（图2左）

而笔者也在尝试借助Lug的美学，现代工艺结合进行跨界设计，将这一传统工艺在新的领域寻找发展的机会。这款“Ride with Bless”戒指设计就是一个例子。笔者从自行车Lug的美学和造型结构出发，将跨界对象定在结构相似的戒指上。设计中，Lug被缩小、变形，加入大幅的造型修正和新的装饰元素。在使用Rhino完成建模后，笔者将计算机模型输出到3D打印工厂，将模型打印为高精度蜡模，然后再浇铸为纯银的产品。在实际操作中，只要技术无误，造型的精度几乎可以得到百分之百的保证，在实际量产阶段，细节的损耗也可以被人为控制到很低的程度。（图2右）

在不久的将来，Lug这一传统自行车工艺，在自身的领域将得益于新技术和新材料的开发而获得长足进步，而且也会在其他的交叉领域成为很多新设计的灵感来源而获得新的设计生命。

〔1〕克里斯•安德森. 创客:新工业革命[M]. 萧潇 译. 北京: 中信出版社，2012.

〔2〕梅尔芭•库曼. 3D打印:从想象到现实[M]. 赛迪研究院专家组 译. 北京: 中信出版社，2013.

〔3〕克里斯多夫. 3D打印:正在到来的工业革命[M]. 韩颖，赵俐 译. 北京: 人民邮电出版社，2014.