Carbon Fiber 101: Hogyan kerékpárok készülnek és javított

kerékpározás megszállottja szénszálas. A karbont keretek, kerekek és alkatrészek építésére használják. Mindent megtalálhat, a belépő szintű kerékpároktól az alig elérhető halo túrákig.

ha időt töltöttél bármilyen nagyképű kerékpárossal való beszélgetéssel, kétségtelenül rengeteg anekdotát, viccet, aggodalmat és kritikát hallottál a szénről mint anyagról. A mítoszok és történetek miatt néhány versenyző megkérdőjelezheti, hogy miért olyan népszerű a szén, és miért érdemes megfontolni egy új kerékpár vásárlásakor.

Brady Kappius A Broken Carbon-tól és a Kappius Components-től

további információért Brady Kappius szénszálas szakértővel beszéltünk. A Broken Carbon alapítója, egy premier szénszálas kerékpárjavító műhely Boulderben, Colorado. Kappius és csapata több mint 4500 karbon kerékpár vázat javított meg sikeresen, és kívülről és belülről is ismerik az anyagot. Így van, annak ellenére, amit hallottál, a szénszál javítható. Beszéltünk Kappius – szal, és segített megvilágítani, hogyan működik a szénszál, miért olyan népszerű a kerékpározásban, és hogyan lehet javítani a szénszálat, ha eltörik.

miért építsünk kerékpárokat szénszálból?

oka van annak, hogy sok modern kerékpár szénből készül. A szénszálnak van néhány előnyös tulajdonsága az olyan fémekhez képest, mint az acél, az alumínium, sőt a titán.

Brady Kappius: “más anyagokhoz képest a szénszál az egyik legújabb a kerékpáros iparban. A technológia, amely szénszálat hozott a kerékpárokhoz, valóban a repülőgépiparból származott. A 90-es évek elejéig nem igazán kezdte látni a karbon kerékpárok felszállását a fogyasztói piacon.

“a szénszál egyedülálló tulajdonsága, hogy nagyon könnyű, de tartós is. Nagyon-nagyon erős kerékpárt készíthet szénszálból. Hatalmas előnye, hogy az anyagot úgy lehet megtervezni, hogy különböző irányokban eltérő módon működjön. Tervezhet egy szénkeretet, hogy merev legyen egy adott irányban, vagy merev torziós, miközben továbbra is megfelel egy másik irányba. A szálak irányának iránya meghatározza a keret vagy alkatrész jellemzőit.

” a szénszál ilyen módon nagyon egyedi. Ha például alumíniumból készít kerékpárt, akkor játszhat a cső vastagságával és átmérőjével, de nem sok más. Bármi legyen is az alumínium cső tulajdonságai, nagyjából mindent meg fog kapni. A szénnel a mérnökök és a gyártók valóban ellenőrizhetik az anyag tulajdonságait, és különböző merevségi és szilárdsági szinteket adhatnak a különböző területeken. Az alumíniumnak van egy úgynevezett tartóssági határa is. Normál terhelési körülmények között nincs végtelen fáradtsága. A szénnek szinte végtelen fáradtsága van.

“a szén tulajdonságai lehetővé teszik a kerékpár könnyebbé tételét. Tegyük fel, hogy a kerékpár egy adott területe nem lát sok stresszt. Tehát ahelyett, hogy egy folyamatos csövet kellene használni, amely végig x vastagságú, pontosan szabályozhatja, hogy mennyi rost van elhelyezve bizonyos területeken, ahol a terhelés kevesebb, és többet koncentrál, ahol szükség van rá. Ez teszi a carbon — t ideálissá egy olyan váz előállításához, amely minden, amit egy kerékpárból szeretne-egy könnyű, tartós, erős és nagyon jól lovagol.”

hogyan készülnek a karbon kerékpárok és miért olyan drágák?

a nagy dolog, amit sok új versenyző észrevesz, amikor a karbon kerékpárokat nézi, az, hogy többe kerülnek, mint egy hasonló alumínium kerékpár. A szén-dioxid-kerékpár készítésének folyamata bonyolultabb, mint a fémcsövekből készült kerékpár készítése, és ennek nagy része a szén-dioxid-kerékpárok költségébe kerül.

fotók jóvoltából Allied Cycle Works. Tudjon meg többet arról, hogy az Allied hogyan gyárt amerikai gyártmányú szénmotorokat itt.

BK: “a fém és a szénszálas kerékpár közötti nagy különbség a gyártási folyamatban van. Fém kerékpárral a csövek össze vannak hegesztve. Ezeket a csöveket általában megvásárolják vagy kialakítják, majd csak arról van szó, hogy ezeket a darabokat egy keretbe egyesítik.

“a szénszálas, ez teljesen más. A szénszálak szó szerint szálak, mint a szövet. Gyantában vannak felfüggesztve. Általában egy “pre-preg” vagy előre impregnált szénszál lappal kezdődik, amelyben már van a gyanta. Ezek a típusok hatalmas választékában találhatók, a kívánt jellemzőktől függően. Lehet, hogy van egy lapja, ahol a szálak 45 fokos szögben vannak orientálva, egy 0 fokos, vagy olyan, ahol 90 fokos szálak vannak szőve 0 fokos szálakkal. Azok szövött szálak létre, hogy a tipikus szén szövés megjelenés emberek azt hiszik, amikor elképzelni szénszál.

“a gyártó kiválasztja az összes kívánt jellemzőt a kerékpárból. Lehet, hogy az egyik helyen merevebb, a másikban jobban megfelel, és ezt korrelálják az úgynevezett elrendezési ütemtervvel. A kívánt tulajdonságok eléréséhez a szálakat egy adott helyre, egy adott sorrendben és egy adott irányba kell fektetni.

“hatalmas mennyiségű gondolat megy bele, hogy hova kerül minden egyes darab, és mindez kézzel történik. A kerékpár valószínűleg több száz egyedi darab szénszálat tartalmaz, amelyeket egy tényleges személy kézzel formázott. A szénszálas kerékpár költségeinek nagy része a kézmunkából származik. Maguk a formák is drágák. Több tízezer dollár egyetlen forma kinyitása, és minden egyes képmérethez és modellhez szüksége van egyre.

“ezután az egész dolog bemegy a sütőbe, és meggyógyul. Ez az, amikor a kémiai reakció megtörténik, amely megszilárdítja az egész csomagot, és az összes egyes réteget összekapcsolja és koherens módon cselekszik.

“valójában nincs mód az egész folyamat automatizálására. Nyilvánvaló, hogy vannak emberek, akik dolgoznak rajta, de nagyjából minden szénszálas kerékpár és alkatrész, ami ott van, még mindig egy olyan személy által van elhelyezve, aki ezeket a rostrétegeket kézzel rakja össze.”

melyek a szénszál erősségei és gyengeségei?

a szénszál hihetetlenül erős. De az átlagos fogyasztónak lehet, hogy tévhit, hogy a szénszál nem olyan erős, mint az acél, titán vagy alumínium. Ez nem mindig így van, de Kappius elmagyarázza, miért alakult ki ez a fajta tévhit.

BK: “Úgy gondolom, hogy a szén rendkívül erős és merev. És nagyjából minden szénmotor erősnek és merevnek készült, de fel kell tüntetni a csillagot, ami azt mondja: ‘normál vezetési körülmények között.’Igen, a szénkeretek fantasztikusak, ha leereszkedsz, mászol, ki a nyeregből stb. A keret minden tulajdonságát erre tervezték. De nem egy szokatlan vagy katasztrofális balesetre tervezték, vagy arra, hogy egy garázsajtónak vagy ilyesmi. Az ilyen típusú erők kívül esnek a szokásos felhasználási körön, tehát nem tervez egy kerékpárt, hogy ezeket láthassa. Megtehetnéd, de nem lovagolna olyan jól,és sokkal többet nyomna.

“a mérnökök egyre jobbak a keretek tervezésében, hogy tartósabbak legyenek. Látod, hogy inkább a mountain bike ezekben a napokban, ahol a gyártók üzembe nagyobb hangsúlyt területeken, hogy lásd a magasabb hatások megváltoztatásával a layup vagy a szál típusát, hogy segítsen ki a visszaélés mountain bike látni. De ha a 700 grammos országúti kerékpár váza egy fa oszlopra esik-nos, akkor megrepedhet, mert nem erre tervezték. Úgy tervezték, hogy jól lovagoljon. A szénkereteknél tapasztalt károk túlnyomó többsége valamilyen furcsa esetből származik, függetlenül attól, hogy ez egy rossz ütközés vagy a keret által elért találat. Nagyon ritka, hogy valamilyen gyártási hiba okozta.”

mi az a “high-mod” szén?

amikor a belépő szintű karbontól a csúcskategóriáig különböző kerékpárkereteket vizsgálunk, az ügyfelek olyan kifejezésekkel találkoznak, amelyek a szenet “nagy modulusnak” vagy “magas modnak” nevezik.”Kappius elmagyarázza, hogy mi a magas modulusú szén, és hogy valójában mennyire számít.

BK: “a Modulus a mechanikai tulajdonság mértéke. A modulus a merevség; ez milyen merev a szén. Elméletileg csak nagy modulusú szálakból lehet kerékpárt építeni, és kevesebbet használni, és a kerékpár könnyebb lenne. Látod ezt a high-end országúti kerékpárok high-end szén. De nem mindig akarja az összes nagy modulusú szálat, különösen olyan alkalmazásokhoz, mint a hegyi kerékpározás, mert a nagy modulusú szén is törékenyebb. A hegyi kerékpárokon például alacsonyabb modulusú szén-dioxidot szeretne a területeken, mert azt szeretné, hogy a keret jobban befolyásolja a hatásokat, és valóban rugalmas legyen. Ez inkább egy marketing kifejezés. Valaki azt mondhatja, hogy X-hundred Toray, high-mod bármi szénszálas, és ez tényleg nem jelent annyit, mint gondolnád. Az egyik márka ‘high-mod’ egyenértékű lehet egy másik márka alacsony vagy közepes modulusú szén-dioxid-kibocsátásával.”

5. Hogyan vizsgálhatom meg magam egy szénkeretet baleset vagy baleset után?

egy profi szerelőnek mindig ellenőriznie kell a kerékpárt ütközés vagy szénkárosodás esetén. De ha először ellenőrizni akarja magát, itt van egy egyszerű módszer, amelyet Kappius javasol a keret esetleges károsodásának felmérésére.

BK: “az ütközés és a sérülés mind relatív. Ha ez olyasmi, mint amikor otthagytad a biciklidet az autód tetején, és bementél a garázsba, ez olyan őrült nagy erő, hogy tényleg nem kell bajlódnod az ellenőrzéssel. Valószínűleg nem is érdemes megfontolni, hogy megpróbálja lovagolni. Ha elfordítjuk a motorokat, túl kockázatos. Nem tudsz mindent, ami a motor belsejében történt.

“de tegyük fel, hogy ez egy olyan forgatókönyv, amikor a kerékpárod leesik, vagy összeomlik a mountain bike. Remélhetőleg, az ütközés mögötti súly leginkább a kerékpárból származott, vagy egy kicsit a testedből, de nem sok más. Kezdje szemrevételezéssel. Mossa meg a kerékpárt. Remélhetőleg elég jól vigyázol a motorodra, és szemmel tartod a dolgokat, így minden karcolást tudsz, amit beletettél. De tisztítsa meg teljesen, így jó kilátás nyílik az egész kerékpárra. Ez a legjobb hely a kezdéshez. Bármilyen repedést vagy sérülést keres. Ha talál valamit, akkor egy rongyot futtathat a sérült helyre, és ha a rongy a széncsövön van, az azt jelzi, hogy valami nincs rendben.

“ha ilyen károkat találsz, egy kicsit mélyebbre mehetsz. Ha van egy csőszakasz, amelynek hasonló alakja vagy jellemzői vannak a közelben, amely nem sérült, akkor összehasonlíthatja. Tegyük fel, hogy néhány centivel a fejcső mögött van némi sérülés. Ellenőrizze a felső csövet egy-két hüvelykkel lejjebb, távol attól a területtől, amely miatt aggódik. Használja a hüvelykujját, és nyomja meg a csövet, hogy megnézze, milyen érzés. Ezután térjen vissza a sérült területre, és tegye ugyanezt. Lágyabbnak érzi magát? Ez nagy jel arra, hogy valami nincs rendben.

“ezután folytathatja az akusztikus dolgokat, ahol egy csap tesztet végez. Ez ugyanaz a fajta dolog. Keressen egy olyan területet, amely távol van a sérüléstől, amelyről tudja, hogy sértetlen. Érintsd meg egy fém tárggyal, mint egy hexadecimális billentyű, és nézd meg, mit hallasz. Ezután hasonlítsa össze azzal a területtel, amely miatt aggódik. A hangszín csökkenni fog. Magas hangúnak hangzik, ha jó, és halottnak hangzik, ha sérült. Azt hiszem, az átlagos versenyző számára, ha eljutott arra a pontra, ahol megérinti a tesztelést, akkor valószínűleg már tudja, hogy sérült.

” végső soron azonban, ha bármilyen aggodalom merül fel egy keret miatt, akkor mindig meg kell vizsgálnia egy kerékpárboltban vagy nálunk, valaki, aki erre szakosodott. Sokszor károsodhatnak a festék alatt vagy olyan területeken, amelyeket még nem is lát.

“ha karbon kerékpárod van, csak tartsd szemmel. Ez különbözik a fém kerékpártól, és különböző módon mutatja a károkat. Fém esetén a közös dolgok a hegesztések repedései vagy a csövek horpadásai. A szén nem horpad. Nagyon törékeny anyag.”

hogyan működik a szénjavítás?

sok versenyző nem tudja, hogy a szénszálas keretek javíthatók. A szakemberek által végzett javítások, mint például a törött szén, helyreállítják a sérült keret integritását, sőt megőrzik a szén elrendezésének eredeti tulajdonságait.

BK: “azt hiszem, a kerékpáriparban még mindig olyan új ötlet, hogy a szénkeretek javíthatók. Mint mondtam, a kompozitok a repülőgépiparban kezdődtek. A Boeing például nem dob el egy repülőgépet, ha egy szikla eltalálja és megreped valamit. Az elmúlt néhány évtizedben a mérnökök nagyon kifinomult és hatékony szén-dioxid-javítási folyamatot fejlesztettek ki. Gyakorlatilag ez az, amit a kerékpárokon is csinálunk.

“az első lépések a festék levétele és a szén jobb megfigyelése, valamint a károsodás és a terjedés mértéke. Ezután eltávolítja a sérült anyagot egy nagyon különleges módon. Ez a scarfing. Csiszolja, hogy homorú és kúpos legyen. El kell menni azon a helyen, ahol sérült, hogy legyen egy igazán jó kötési területe, hogy behozza az új szálakat és átadja a terhelést. Elvékonyodunk és hozzákapcsolódunk a meglévő jó szálakhoz, hogy mindezt egy merev szerkezetbe egyesítsük.

“amint eltávolítja a sérülést, megkapja ezt a hagymahéjat a szénrétegekből. Megnézzük a szálak irányát vagy szövését, és gondosan összevetjük az új szálak elrendezését azzal, ami eredetileg volt. Ezzel továbbra is ugyanazokat az eredeti tulajdonságokat kapja a cső a javítással.

“ez nem olyan egyszerű, mint csak több szenet tekerni egy repedés köré. Vannak olyan készletek, amelyeket megvásárolhat az eBay-en vagy webhelyeken, amelyek lehetővé teszik, hogy saját maga javítsa meg a szén-dioxid-kerékpárt. Ez az a fajta dolog, amikor megkarcoljuk a festéket, és egy kis szenet tekerünk rá. Nincs gondolat fektetni rost orientáció. Megváltoztathatja a cső tulajdonságait, és olyan merevvé teheti ezt a területet, hogy a javítás során a feszültségkoncentráció nagyobb legyen, mint a cső kezelésére szánták, és újra meghibásodhat. Csak vázlatos.

milyen korlátai vannak a szénjavításnak?

a szén-dioxid-javítás hihetetlenül hatékony, de nem tud mindent megjavítani. Kappius elmagyarázza, mi nem tartozik a javítás körébe.

BK: “Az első dolog, amit mondani fogok, hogy semmit sem fogunk megjavítani, ha nem gondoljuk, hogy olyan erőssé tudjuk tenni, mint eredetileg volt. Ez nagy tényező számunkra, és mindig az óvatosság oldalán tévedünk.

“ez nem túl gyakori, de ha aggodalomra ad okot a kerékpár vázának igazítása, ami azt jelenti, hogy már nem egyenes, egyszerűen nem érdemes megjavítani. Hegyikerékpárokon a felfüggesztési forgócsapok körüli területeket, ahol a betéteket a gyártási folyamat során ragasztják, nagyon nehéz megjavítani. Aztán valami olyasmi, mint egy levágott váltó akasztó-ahol a fogas nem csak letört, de a kerethez rögzítő csavarok eltűntek — jelenleg nincs módunk megjavítani, de dolgozunk rajta. Ezek a leggyakoribb korlátozások.

“aztán vannak szén kerekek. Határozottan nem javítunk semmilyen kerékfék dolgot, mert a fékfelületnek teljesen egyenletesnek kell lennie a jó fékezéshez, és ennek egyetlen módja a gyártó öntőformája. A klincherek kemények, és különösen a tubeless esetében nehéz, mert nem lehetnek megszakítások, vagy a gumiabroncs nem fog megfelelően ülni vagy tömíteni. Valójában az egyetlen kerék, amelyet javításnak tekintünk, a cső alakú tárcsás kerekek. De az idő nagy részében ez csak nem költséghatékony. Jobb, ha cserét kap.

“egy jó dolog az, hogy a szén-dioxid-kerekek ára annyira csökken, hogy szinte több értelme van, hogy csak cserét kapjunk. Különösen a mountain bike oldalon, az anyag tulajdonságai és a felnik kialakítása egyre jobban kezeli a több ütést,így kevesebb hibát látunk.”

hogyan illeszkedik a szén-dioxid-javítás a kerékpáros iparba?

egyre több versenyző ismeri a szén-dioxid-javítást, és ez elfogadott gyakorlattá válik. Kappius reméli, hogy a jövőben a gyártók a javítást úgy fogják vizsgálni, hogy csökkentsék a hulladék mennyiségét, és több kerékpárt tartsanak az úton vagy a nyomvonalon.

BK: “remélem, hogy az ipar elkezdi elfogadni a szén-dioxid-javítást jogosabb gyakorlatként. Egyes gyártók megengedik, és hajlandóak együttműködni velünk. Ezzel elkerülhető lenne a sok hulladék, mert valóban nincs jó lehetőség az újrahasznosításra. A sérült szén csak a hulladéklerakóba kerül.

“mindig azt mondjuk az ügyfélnek, hogy ha megkapja a kerékpár garanciáját, hajrá. Nem csak azért vesszük el a pénzét, mert megtehetjük. Sajnos gyakran előfordulhat, hogy egy sérült keret teljesen javítható és használható, de a gyártó azt akarja, hogy a keret apróra vágódjon vagy megsemmisüljön. A kerékpárnak még mindig annyi haszna marad benne. Szomorú, hogy ezt az utat választják, de felelősség szempontjából megértem, miért teszik.

“nagyon jó lenne, ha lehetőséget kapnánk arra, hogy elmenjünk a gyártókhoz, és megmutassuk nekik, mit csinálunk, és hogy a keret tulajdonságai mind azonosak. Ahelyett, hogy néhány ezret költene egy új keretre, néhány száz dollárt költhet.

“minden javításunkra teljesen átruházható ötéves garancia vonatkozik. Kiállunk a munkánk mellett, és nem végzünk javításokat, hacsak nem lesznek olyan erősek, mint az újak. Ha ez egy olyan keret, amelynek nyilvánvalóan még mindig jelentős értéke van, akkor érdemes megjavítani. Az ügyfelek nem kell semmilyen második gondolat lovaglás javított kerékpár tőlünk.”