Как делают карбоновую раму велосипеда

Легкие, прочные, гасящие вибрации и не подверженные коррозии — карбоновые рамы, в наше время, очень активно используются для таких целей, как профессиональный велоспорт.

Так как карбоновая рама и рама из металла имеет разную структуру (структура карбона волокнистая, что является существенным отличием), то и принцип изготовления у них тоже разный.

Прцес изготовления карбоновой рамы

Как делают карбоновую раму велосипеда

На изображении видно, что карбоновая нить является намного темнее по цвету, чем человеческий волос.

Если раму из карбона грамотно спроектировать, то она выдержит достаточно большую нагрузку и будет очень прочной. Так как за последнее время в технологии производства карбоновых деталей произошли существенные улучшения, на данный момент из карбона стали делать не одни только рамы, из него теперь делаются практически все важные детали велосипеда – выносы, подседельные штыри, вилки, шатуны, рули, а иногда даже звезды.

Еще одним плюсом такого материала, как карбон, является то, что, в сравнении с титаном, рама из карбона более жесткая, при этом, езда по пересеченной местности или же в гору, становится значительно легче, к тому же, карбоном гасятся высокочастотные вибрации.

Итак, что же за материал такой – карбон, так же называющийся углепластиком? Абсолютно все карбоновые нити представляют собой тонкие трубки, диаметр которых 5-8 микрон, а состоят они практически целиком из углерода. Сломать эти нити достаточно легко, но вот порвать их крайне сложно, поэтому их и сплетают в ткани. Углеродные нити получают при помощи термической обработки природных или химических органических волокон, при этом главное, что остается в материале волокна – углеродные атомы.

Чтобы сделать ткань еще прочнее, углеродные нити укладывают слоями, а угол направления плетения каждый раз меняется. Эпоксидная смола скрепляет эти слои.

1312796908_2

Само изготовление велосипедной рамы, состоящей из карбоновых волокон, требует к себе много внимания и большого количества работников, потому что производственный процесс на данный момент автоматизирован не полностью. Именно по этой причине карбоновые рамы и являются довольно-таки дорогим приобретением.

Карбоновая рама – этапы изготовление

1312796908_3

1. Изначальный внешний вид материала как для рам из карбона, так и для других карбоновых деталей, — толстые нитки на катушке. Если же оперировать технической терминологий – на фото бобина волокна, называющегося Toray’s T700S – сегодня это основной материал в производстве велосипедных деталей.

1312796908_4

2.Хотелось бы отметить, что только Giant и Time – компании по производству велосипедов, использующие нити из карбона, еще не обработанные. Все остальные компании приобретают заготовки, коими являются углеволокнистые листы, которые пропитаны смолой. На фото карбоновые нити 96 бобин, пропущенные через станок, который распрямляет их и покрывает смолой, после чего они и становятся листами заготовок.

1312796908_5

3.Следующий этап — листы заготовок (ширина их 3 фута, что составляет 91.44 см) разрезаются на части, нужные чтобы изготовить раму. При этом учитывается не только соответствие точным размерам, но и направление карбоновых волокон. Завод компании Giant разрезанные (либо согнутые) части раскладывает в коробки, и именно из них рабочими подбираются куски необходимого размера, чтобы начать сборку.

1312796908_6

4.В карбоновой раме каждая ее часть собрана из комплекта заготовок из карбона. Конечно же, на этом этапе самое важное – это контроль качества. Giant имеет специальные столы, на которых происходит сортировка деталей, имеющих «гнёзда» разного размера, по которым и распределяются «выкройки» непосредственно для деталей (фото той части рамы, к которой позже прикрепляют каретку).

1312796908_7

5.У рабочих есть форма законченной части рамы, ориентируясь на нее, они в определенном порядке раскладывают на своем столе заготовки. Композитным материалом являются пластины, которые сложены и завернуты в бумагу. Происходит все слудеющим образом: бумага снимается, заготовки раскладываются по подогретой пластине, после чего прикладывается образец, кстати, он тоже часто нагревается, чтобы облегчить работу с заготовкой.

1312796908_8

6.Обратите внимание, на фото выше на дальнем плане есть чёрный прямоугольник – как раз-таки он и является подогретой пластиной, на которой находятся заготовки. Кстати, в данной комнате шаблоны обворачиваются карбоновым композитом, и занимаются этой работой только женщины. Дело в том, что мужчинам не всегда хватает терпения, чтобы довести до конца эту кропотливую работу.

1312796908_9

7.А вот трубки для рамы, которые вы можете увидеть на фото выше, чаще всего обворачиваются много большим листом композита из карбона. Именно на это и идет основная масса карбонового материала, по той причине, что именно трубки – просто идеальная деталь для усиления жесткости. Сама работа не является сложной, потому что ровную трубку обернуть значительно легче, нежели одну из деталей рамы, например, с разветвлениями для каретки.

1312796908_10

8.Как только обернуты все части рамы (нижняя, трубки и т. п.), их укладывают в форму из пластика. Эластичный баллон из полиуретана пропускают сквозь всю раму, после чего его надувают. За тем в рулевой стакан и в каретку вставляют сердечник из стали – это необходимо для фиксации рамы в форме. Обрезаются излишки карбонового волокна.

1312796908_11

9.После всего этого, рама помещается в холодильник, ожидая своей очереди попадания в печь.

1312796908_12

10.Теперь раму нужно обжечь, для этого ее кладут в форму для обжига. Из-за того, что форма имеет раздвижные части и их нужно идеально точно подогнать по раме и закрепить при помощи винтов, процесс этот времени занимает очень много. После того, как в двухстворчатой форме из стали, точнее, в ее нижней части, раму прочно закрепили, при помощи гидравлики опускают верхнюю часть этой формы и замыкают ее. Теперь вся конструкция отправлена в печь для обжига.

1312796908_13

11.Необходимое время спустя, форму вынимают из печи, а раму, в свою очередь, вынимают из формы. Можно заметить, что трубки теперь повторяют точь-в-точь изгибы формы. Это произошло благодаря давлению, которое было создано полиуретановым баллоном, находящимся внутри рамы. Края волокон из карбона, которые перекрывали друг друга, скрепляются с помощью расплавленной смолы (ее излишки выдавлены из матрицы). Раскрывается форма и вынимается рама.

1312796908_14

12. Излишки карбонового волокна и смолы, оставшиеся на раме, вручную зачищаются обрезиненным молотком, напильником и рашпилем. Этот процесс приводит к тому, что в воздухе зависает карбоновая пыль. Поэтому всю работу проделывают в специальных масках и костюмах, а в это же время пыль разгоняется вентиляторами по направлению к стенам, где каскадом струится вода. Именно при помощи воды и убираются мелкие частицы карбона.

1312796908_15

Самая последняя и, конечно же, очень важная фаза в производстве карбоновой рамы – это тестирование. Происходит это так: груз бросается техником на готовую велосипедную вилку и измеряется сила сопротивления удару. Именно тестирование качества и дает понять, соответствует ли готовая деталь компьютерной модели.

Понравилась статья?
1 Star2 StarsСреднеХорошоОтлично