hiilikuitu 101: Miten pyöriä tehdään ja korjataan

pyöräilyssä on pakkomielle hiilikuidusta. Hiiltä käytetään runkojen, pyörien ja komponenttien rakentamiseen. Sitä löytyy kaikesta lähtötason pyöristä hädin tuskin saavutettaviin halo-ajoihin.

jos olet viettänyt aikaa keskustellen jonkun jääräpäisen pyöräilijän kanssa, olet epäilemättä kuullut runsaasti anekdootteja, vitsejä, huolia ja kritiikkiä hiilestä materiaalina. Myytit ja tarinat saattavat saada jotkut pyöräilijät pohtimaan, miksi hiili on niin suosittua ja miksi se kannattaa ottaa huomioon uutta pyörää ostettaessa.

Broken Carbon and Kappius Components

lisätietoja antoi hiilikuituasiantuntija Brady Kappius. Hän on perustaja Broken Carbon, premier hiilikuitu Polkupyöräkorjaamo Boulder, Colorado. Kappius tiimeineen on korjannut onnistuneesti yli 4 500 hiilikuitupyörän runkoa, ja he ymmärtävät materiaalin sisältä ja ulkoa. Kuulemastasi huolimatta hiilikuitu on korjattavissa. Juttelimme Kappiuksen kanssa ja hän auttoi valottamaan, miten hiilikuitu toimii, miksi se on niin suosittua pyöräilyssä ja miten hiiltä voidaan korjata, kun se hajoaa.

miksi rakentaa pyöriä hiilikuidusta?

siihen on syynsä, että niin monet nykypyörät on tehty hiilestä. Hiilikuidulla on joitakin edullisia ominaisuuksia verrattuna metalleihin, kuten teräs, alumiini ja jopa titaani.

Brady Kappius: ”suhteessa muihin materiaaleihin hiilikuitu on pyöräilyteollisuuden uusimpia. Teknologia, joka toi hiilikuitua pyöriin, tuli todella ilmailuteollisuudesta. Hiilipyöriä alkoi näkyä kuluttajamarkkinoilla vasta 90-luvun alussa.

”ainutlaatuista hiilikuidussa on se, että se on erittäin kevyt, mutta myös kestävä. Hiilikuidusta voi tehdä todella vahvan pyörän. Valtava etu on, että materiaali voidaan muokata toimimaan eri suuntiin. Voit suunnitella hiilirungon jäykäksi tiettyyn suuntaan tai jäykäksi vääntövoimaksi, samalla kun vaatimustenmukaisuus on eri suunnassa. Suunta suuntaat kuidut määrittää ominaisuudet kehyksen tai komponentin.

”hiilikuitu on tällä tavalla aika ainutlaatuinen. Jos pyörän tekee esimerkiksi alumiinista, voi pelata putken paksuudella ja halkaisijalla, mutta ei juuri muulla. Mitä ominaisuuksia alumiiniputkilla onkaan, se on suurin piirtein kaikki mitä saat. Hiilen avulla insinöörit ja valmistajat voivat todella hallita materiaalin ominaisuuksia ja antaa eri alueilla eri jäykkyys-ja lujuustasoja. Alumiinilla on myös niin sanottu kestävyysraja. Sillä ei ole ääretöntä väsymisikää normaaleissa kuormitusolosuhteissa. Hiilellä on lähes loputon Väsymisikä.

” hiilen ominaisuudet mahdollistavat pyörän keventämisen. Sanotaan, että tietty alue pyörässä ei näe paljon stressiä. Joten, sen sijaan, että käytät jatkuvaa putkea, joka on x-paksuus koko matkan läpi, voit tarkasti valvoa, kuinka paljon kuitua on sijoitettu tietyille alueille, joissa kuormat ovat vähemmän ja keskittyä enemmän siellä, missä sitä tarvitaan. Tämä tekee hiilestä ihanteellisen sellaisen rungon tuottamiseen, joka on kaikkea, mitä polkupyörältä haluat — pyörän, joka on kevyt, kestävä, vahva ja jolla ajetaan todella hyvin.”

miten hiilipyöriä valmistetaan ja miksi ne ovat niin kalliita?

iso asia, jonka moni uusi pyöräilijä huomaa hiilipyöriä katsoessaan, on se, että ne maksavat enemmän kuin vastaava alumiinipyörä. Hiilipyörän valmistusprosessi on monimutkaisempi kuin pyörän valmistaminen metalliputkista, ja suuri osa siitä vaikuttaa hiilipyörien kustannuksiin.

Photos courtesy Allied Cycle Works. Lue lisää siitä, miten Allied valmistaa amerikkalaisvalmisteisia hiilipyöriä täältä.

BK: ”metallipyörän ja hiilikuitupyörän suuri ero on valmistusprosessissa. Metallipyörällä putket hitsataan yhteen. Ne putket yleensä ostetaan tai muodostetaan, ja sitten se on vain liittämällä ne palaset yhteen kehykseen.

” hiilikuidulla se on täysin erilaista. Hiilikuidut ovat kirjaimellisesti kuituja, kuten kangasta. Ne on ripustettu pihkaan. Yleensä aloitat arkin ”pre-preg” tai valmiiksi kyllästetty hiilikuitu, joka on jo hartsi siinä. Ne tulevat valtava valikoima tyyppejä riippuen ominaisuuksista haluat. Sinulla voi olla yksi arkki, jossa kuidut on suunnattu 45 asteen kulmaan, yksi 0 asteen kulmaan, tai sellainen, jossa siinä on 90 asteen kuituja kudottuna yhteen 0 asteen kuitujen kanssa. Nämä kudotut kuidut luovat että tyypillinen hiilikuitu näyttää ihmiset ajattelevat, kun he kuvittelevat hiilikuitua.

” valmistaja valitsee pyörästä kaikki haluamansa ominaisuudet. He saattavat haluta sen jäykemmäksi yhdessä kohdassa, mukautuvammaksi toisessa, ja he korreloivat sen niin sanottuun layup-aikatauluun.”Halutut ominaisuudet vaativat kuitujen asettamista tiettyyn paikkaan, tiettyyn järjestykseen ja tiettyyn suuntaan.

”on valtava määrä ajattelua, joka menee siihen, mihin jokainen yksittäinen kappale menee, ja kaikki tehdään käsin. Pyörässä on todennäköisesti satoja yksittäisiä hiilikuitupaloja, jotka oikea ihminen on laittanut muottiin käsin. Iso osa hiilikuitupyörän hinnasta tulee siihen menevästä käsityöstä. Myös itse muotit ovat kalliita. Yhden muotin avaaminen maksaa kymmeniä tuhansia dollareita, ja jokaista valmistamaasi runkokokoa ja mallia kohti tarvitaan yksi.

” sitten koko homma menee uuniin ja kovettuu. Silloin tapahtuu kemiallinen reaktio, joka jähmettää koko paketin ja saa kaikki yksittäiset kerrokset tulemaan yhteen ja toimimaan johdonmukaisesti.

” koko prosessia ei todellakaan voi automatisoida. Ilmeisesti, on olemassa ihmisiä siellä työskentelevät, mutta melko paljon jokainen hiilikuitu pyörä ja komponentti, joka on siellä on edelleen layed-up by henkilö, joka on pinoaminen nämä kerrokset kuitua yhdessä käsin.”

mitkä ovat hiilikuidun vahvuudet ja heikkoudet?

hiilikuitu on uskomattoman vahvaa. Keskivertokuluttajalla saattaa kuitenkin olla se harhaluulo, että hiilikuitu ei ole yhtä vahvaa kuin teräs, titaani tai alumiini. Aina näin ei ole, mutta Kappius kertoo syyn, miksi tällainen harhaluulo on kehittynyt.

BK: ”Joten, mielestäni hiili voidaan kuvata jotain, joka on erittäin vahva ja jäykkä. Ja suurin piirtein kaikki hiilipyörät on tehty vahvoiksi ja jäykiksi, mutta sinun täytyy laittaa tähtimerkki sinne, jossa lukee: ’normaaleissa ajo-olosuhteissa.”Joo, hiilikehykset ovat mahtavia, jos olet laskeutumassa, kiipeämässä, satulasta, jne. Kaikki rungon ominaisuudet on suunniteltu sitä varten. Mutta sitä ei ole suunniteltu epätavalliseen tai katastrofaaliseen törmäykseen tai autotallin oveen tai johonkin. Tuollaiset voimat eivät kuulu tavanomaiseen käyttökohteeseen, joten pyörää ei suunnitella niiden näkemiseksi. Voisit, mutta se ei ratsastaisi yhtä hyvin ja painaisi paljon enemmän.

” insinöörit ovat alkaneet suunnitella kehyksiä kestävämmiksi. Näet sen enemmän maastopyörät näinä päivinä, jossa valmistajat ovat kiinnittäneet enemmän huomiota alueille, jotka näkevät suurempia vaikutuksia muuttamalla layup tai kuitu tyyppi auttaa pois väärinkäyttö maastopyörät nähdä. Mutta jos 700-grammainen maantiepyörän runko kaatuu puisen tolppakaivon päälle, se saattaa halkeilla, koska sitä ei ole suunniteltu siihen. Se on suunniteltu ratsastamaan hyvin. Suurin osa hiilikehyksissä näkemistämme vahingoista on peräisin jostain kummallisesta tapauksesta, oli kyseessä sitten paha kaatuminen tai kehikon ottama osuma. On hyvin harvinaista, että se johtuu jonkinlaisesta valmistusvirheestä.”

mikä on ”high-mod” – hiili?

kun tarkastellaan erilaisia pyöränrunkoja lähtötason hiilestä high-Endiin, asiakkaat törmäävät termeihin, joissa hiiltä kuvaillaan ” high-modulus ”tai” high-mod.”Kappius kertoo, mitä suurimoduulinen hiili on ja kuinka paljon sillä on oikeasti merkitystä.

BK: ”Modulus on mekaanisen ominaisuuden mitta. Modulus on jäykkyys, se on kuinka jäykkä hiili on. Teoriassa pyörän voisi rakentaa vain suurimoduulisista kuiduista ja käyttää niitä vähemmän, jolloin pyörä olisi kevyempi. Tämä näkyy kalliissa maantiepyörissä, joissa on huippuhiiltä. Mutta et aina halua kaikkia korkean moduulin kuituja, etenkään maastopyöräilyn kaltaisiin sovelluksiin, koska korkean moduulin hiili on myös hauraampaa. Esimerkiksi maastopyörissä halutaan vähän pienempää hiilikuitua alueille, koska halutaan, että runko kestää iskuja paremmin ja että siinä on vähän joustoa. Se on enemmänkin markkinointitermi. Joku voisi sanoa, että heillä on’ X-hundred Toray, high-mod mitä tahansa ’ hiilikuitu ja se ei todellakaan merkitse niin paljon kuin luulet. Yhden tuotemerkin ”high-mod” voisi vastata toisen tuotemerkin low-tai medium-modulus-hiiltä.”

5. Miten voin tarkastaa hiilirungon itse kolarin tai onnettomuuden jälkeen?

ammattimekaanikon tulee aina tarkastaa pyöräsi kolarin tai hiilivaurion sattuessa. Mutta jos haluat tehdä tarkistaa itse ensin, tässä on yksinkertainen menetelmä Kappius ehdottaa arvioida mahdollisia vaurioita runkoon.

BK: ”kaatumiset ja vauriot ovat kaikki suhteellisia. Jos se on jotain sellaista, että jätit pyöräsi auton päälle ja ajoit autotalliin, niin se on niin älyttömän suuri voima, että sitä ei todellakaan tarvitse vaivautua tarkistamaan. Sitä ei kannata edes harkita. Jos käännämme pyörät pois, se on liian vaarallista. Et tiedä kaikkea, mitä pyörän sisällä tapahtui.

” mutta kuvitellaan, että kyseessä on tilanne, jossa pyörä kaatuu tai maastopyörä kaatuu. Toivottavasti paino törmäyksen takana tuli enimmäkseen itse pyörästä tai vähän omasta kehosta, mutta ei paljon muuta. Aloita silmämääräisellä tarkastuksella. Pese pyörä. Toivottavasti pidät pyörästäsi hyvää huolta ja pidät asioita silmällä, jotta tiedät jokaisen naarmun, jonka olet siihen laittanut. Puhdista se kuitenkin kokonaan, jotta saat hyvän näkymän koko pyörästä. Se on paras paikka aloittaa. Etsit kaikenlaisia halkeamia tai vaurioita. Jos jotain löytyy, rätin voi ajaa vaurioituneen kohdan yli ja jos rätti napsahtaa hiiliputkeen, se on merkki siitä, että jotain on vialla.

” jos tuollaisia vaurioita löytyy, voi mennä vähän syvemmälle. Jos on osa putki, joka on samanlainen muoto tai ominaisuudet lähellä, joka ei ole vaurioitunut voit käyttää sitä vertailla. Sano, että sinulla on vaurioita muutaman sentin päässä. Tarkista yläputki kohdasta, joka on pari senttiä alempana, pois alueelta, josta olet huolissasi. Käytä peukaloa ja paina sitä putkeen nähdäksesi, miltä se tuntuu. Palaa sitten vahingoittuneelle alueelle ja tee samoin. Tuntuuko pehmeämmältä? Se on iso merkki siitä, että jotain on vialla.

” sitten voi mennä akustiseen juttuun, jossa tehdään hanatesti. Se on samanlaista. Etsi vaurioalueelta alue, jonka tiedät olevan ehjä. Napauta sitä metalliesineellä, kuten loitsuavaimella, ja katso, mitä kuulet. Vertaa sitä sitten alueeseen, josta olet huolissasi. Sävy heikkenee. Se kuulostaa kimeältä, jos se on hyvä, ja kuolleelta, jos se on vaurioitunut. Minun arvaus on keskimääräinen ratsastaja, Jos olet päässyt pisteeseen, jossa aiot kosketa testata sitä, luultavasti jo tietää, että se on vaurioitunut.

” Viime kädessä kuitenkin, jos kehystä huolestuttaa, kannattaa se aina tarkistaa pyöräliikkeestä tai meiltä, joltain tähän erikoistuneelta. Suuren osan ajasta maalin alla voi olla vaurioita tai alueita, joita ei edes näe.

” jos omistat hiilipyörän, pidä sitä silmällä. Se on erilainen kuin metallipyörä ja näyttää vaurioita eri tavoin. Metallin kanssa yleisiä asioita ovat hitsien halkeamat tai lommot putkissa. Hiili ei lommoita. Se on hyvin hauras materiaali.”

miten hiilen korjaus toimii?

moni pyöräilijä ei tiedä, että hiilikuiturunkoja voi korjata. Ammattilaisten tekemät korjaukset, kuten rikki hiili, palauttavat vahingoittuneen rungon eheyden ja jopa säilyttävät hiilen layupin alkuperäiset ominaisuudet.

BK: ”minusta pyöräalalla on vielä vähän Uusi ajatus, että esimerkiksi hiilirunkoja voidaan korjata. Kuten sanoin, komposiitit alkoivat ilmailu-ja avaruusteollisuudessa. Esimerkiksi Boeing ei vain heitä konetta pois, jos kivi osuu siihen ja rikkoo jotain. Viime vuosikymmeninä insinöörit ovat kehittäneet erittäin hienostuneen ja tehokkaan hiilenkorjausprosessin. Se on käytännössä sitä, mitä teemme myös pyörillä.

” ensiaskeleet ovat maalin irrottaminen ja hiilen tarkempi tarkastelu sekä vaurion ja sen leviämisen mittaaminen. Sitten, poistat vahingoittuneen materiaalin melko erityisellä tavalla. Sitä kutsutaan scarfingiksi. Hio se niin, että se on tasaista ja kapenevaa. Sinun täytyy mennä ohi missä se on vaurioitunut, jotta sinulla on todella hyvä liimaus alue tuoda uusia kuituja ja siirtää kuorman. Me kapenemme ja sidomme olemassa oleviin hyviin kuituihin liittääksemme kaiken jäykäksi rakenteeksi.

” kun poistat vaurion, saat tämän hiilikerrosten sipulikuoren. Katsomme kuitujen suuntaa eli kutoa ja sovitamme huolellisesti uusien kuitujen asettelun siihen, mitä niissä alun perin oli. Sen kanssa, saat edelleen samat alkuperäiset ominaisuudet putken korjaus.

”se ei ole niin yksinkertaista kuin kääriä lisää hiiltä halkeaman ympärille. On sarjat voit ostaa eBay tai sivustot voit korjata carbon pyörä itse. Se on sellainen, jossa maali naarmutetaan ja sen ympärille kääritään hiiltä. Kuitusuuntautumiseen ei ole laitettu ajatusta. Voit muuttaa putken ominaisuuksia ja tehdä kyseisestä alueesta niin jäykän, että jännityspitoisuus korjauksessa on suurempi kuin putken oli tarkoitus käsitellä ja se voi pettää uudelleen. Se on hämärää.

mitkä ovat hiilen korjaamisen rajoitukset?

Hiilikorjaus on uskomattoman tehokas, mutta se ei voi korjata kaikkea. Kappius kertoo, mikä on korjauksen ulkopuolella.

BK: ”Ensimmäiseksi sanon, että emme korjaa mitään, jos emme usko, että voimme tehdä siitä yhtä vahvan kuin se alun perin oli. Se on meille iso tekijä ja me aina erehdymme varovaisuuden puolelle.

” se ei ole kovin yleinen, mutta jos pyörän rungon linjaus huolestuttaa, eli se ei ole enää suora, sitä ei vain kannata korjata. Maastopyörissä ripustuspylväiden ympärillä olevat alueet, joissa insertit on kiinnitetty valmistusprosessin aikana, ovat erittäin vaikeasti korjattavia. Ja sitten jotain irrallista ripustinta-jossa ripustin ei ole vain hajonnut, vaan sen runkoon kiinnitetyt pultit ovat poissa-meillä ei ole tällä hetkellä keinoa korjata sitä, mutta työstämme sitä. Ne ovat yleisimmät rajoitukset.

” sitten on hiilipyörät. Emme missään nimessä korjaa mitään vannejarrujuttuja, koska jarrupinnan on oltava täysin yhtenäinen hyvää jarrutusta varten ja ainoa tapa tehdä se on pois valmistajan muotista. Klinkkerit ovat kovia, ja varsinkin tubelessille se on kova, koska epäjatkuvuuksia ei voi olla tai rengas ei istu tai tiivisty kunnolla. Oikeastaan ainoat pyörät, joita pidämme korjattavina, ovat putkimaiset levypyörät. Mutta useimmiten se ei ole kustannustehokasta. On parempi hankkia korvaaja.

”yksi hyvä asia on se, että hiilipyörien hinta tulee sen verran alas, että on melkein järkevämpää hankkia vain korvaava auto. Erityisesti maastopyörän puolella materiaalin ominaisuudet ja vanteiden muotoilu kestävät paremmin enemmän iskuja, joten näemme nyt vähemmän vikoja.”

miten hiilikorjaus sopii pyöräilyyn?

yhä useammat ratsastajat ovat tulleet tietoisiksi hiilikorjauksesta ja siitä on tulossa hyväksytty käytäntö. Kappius toivoo, että tulevaisuudessa valmistajat etsisivät korjaamista keinona vähentää hävikkiä ja pitää enemmän pyöriä tiellä tai polulla.

BK: ”toivon, että teollisuus voi alkaa hyväksyä hiilen korjaamisen oikeutetummaksi käytännöksi. Jotkut valmistajat sallivat sen ja ovat halukkaita työskentelemään kanssamme. Sillä vältettäisiin paljon jätettä, koska kierrätykseen ei todellakaan ole hyviä vaihtoehtoja. Vaurioitunut hiili päätyy kaatopaikalle.

” sanomme aina asiakkaalle, että jos saat pyöräsi warrantied, anna mennä. Emme ota rahojasi, koska voimme. Valitettavasti usein vaurioitunut runko voi olla täysin korjattavissa ja käyttökelpoinen, mutta valmistaja haluaa rungon pilkottavan tai tuhoutuvan. Pyörällä on vielä niin paljon käyttöä jäljellä. On surullista, että se on heidän reittinsä, mutta ymmärrän vastuun näkökulmasta, miksi he tekevät niin.

” olisi hienoa päästä näyttämään valmistajille, mitä me teemme ja että rungon ominaisuudet ovat kaikki samat. Sen sijaan, että käyttäisit muutaman tonnin uuteen kehykseen, voisit käyttää muutaman satasen.

” kaikilla korjauksillamme on täysin siirrettävissä oleva viiden vuoden takuu. Seisomme työmme takana emmekä tee korjauksia, elleivät ne ole yhtä vahvoja kuin uudet. Jos se runko, joka ilmeisesti on vielä merkittävä arvo niin on järkevää korjata se. Asiakkaiden ei pitäisi epäröidä meiltä korjatulla pyörällä ajamista.”