Qətran, karbon çərçivənizi bir yerdə saxlayan naməlum qəhrəmandır və bu, performans üçün çox vacibdir
Yolçuların əksəriyyətindən velosiped çərçivəsinin nədən hazırlandığını soruşun və cavab "karbon" olacaq. Velosiped çərçivələrinin (və ya bu toxunmuş möcüzə materialından hazırlanmış digər məhsulların) hazırlanmasında iştirak edən hər kəsdən soruşun və daha mürəkkəb cavab alacaqsınız.
“Velosiped sənayesində biz adətən karbon haqqında danışırıq, amma əslində bu, çox sadədir – ümumiləşdirmədir,” Alman təkər istehsalçısı Lightweight şirkətinin mühəndislik şöbəsinin rəhbəri Tomas Lesçik deyir. 'Bu, əslində karbon lifləri və epoksi qatranının bir matrisidir. Daha dəqiq termin CFRP - karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastikdir.'
Beləliklə, bizim çox arzulanan atlarımız gücləndirilmiş plastik velosipedlərdən bir qədər başqadır. Bu sadə abbreviaturadır və CFRP-nin plastik (və ya polimer) hissəsi olan qatranların əhəmiyyətini izah etmək üçün uzun bir yol gedir. Əsasən qatran kompozit materiala möhkəmliyini verir. Karbon lifli velosipedlərdə ixtisaslaşan Aprire-dən olan Phil Dempsey-in dediyi kimi, “Karbon lifi sırf parçadır. Yalnız bir parça parçadır.'
Məhsul təsvirlərinə və onu müşayiət edən marketinq xüsusiyyətlərinə gəldikdə, karbon lif markası və ya növü (məsələn, Toray, T800, 65HM1K, ultra yüksək modul) hazır məhsulun xüsusiyyətlərinin əsas xüsusiyyəti kimi müntəzəm olaraq səslənir. Sanki başqa heç nə yoxdur, amma əslində liflər çərçivə materialının yarısından çoxunu təşkil edir. Qalanı epoksi qatranıdır, müasir bir velosipedin necə işləməsində mühüm rol oynamalıdır. Bəs onda niyə marketinq bloqunda nadir hallarda qeyd olunur?
CFRP-nin ABC-si
| CFRP |
Karbon Fiberlə Gücləndirilmiş Plastik (və ya polimer). İstinad edilən kompozit material karbon və ya karbon lifi kimi. |
| Müalicə |
CFRP konstruksiyasına istilik və tez-tez təzyiq tətbiq etmək prosesi qatran və bitmiş parçaya sərtlik verin. |
| Fibre | CFRP strukturunun möhkəmləndirici elementini yaratmaq üçün birlikdə toxunmuş və ya toxunmuş karbon telləri. Çox vaxt "filamentlər" adlanır. |
| Qəlib | Çərçivəni yaratmaq üçün içinə və ətrafına karbon lif təbəqələrinin döşəndiyi fiziki komponent. |
| Qat kitab | Əslində təriflənmiş tikiş nümunələri kitabıdır. Bunlar hər bir karbon lif parçasının necə kəsildiyini və yığıldığını təfərrüatlandırır və ən yaxından qorunan sirlərdir. |
| Hamilədən əvvəl | Sabitləşməmiş qatranla hopdurulmuş karbon lifli saplar. |
| Qatran | CFRP strukturunda lifləri bir-birinə bağlamaq üçün istifadə edilən maye polimer. |
Daxili məlumat
Hazırlanmış karbon lifli velosipeddə qatranın rolunu anlamaq üçün istehsal prosesini və qatranın ona necə daxil edildiyini başa düşməliyik.
Əslində iki növ karbon lif konstruksiyası var: yaş və quru. Yaş istehsal üçün bir şirkət pre-preg kimi tanınan artıq qatranla hopdurulmuş karbon lifli parça alır. Bu yapışqan təbəqələr bir qəlibə və ya ətrafına qoyulur və sonra sərtlik aşılamaq üçün istilik və təzyiqdən istifadə edərək müalicə olunur. Quru qatran infuziyası istehsal texnologiyası iki müxtəlif formada ola bilər. Birincisi, qurutma prosesinin bir hissəsi kimi qatran əlavə edilməklə, qəlibin üzərinə qoyulmuş quru parçanın kəsilmiş formaları ilə preg istehsalının baş vermə üsuluna bənzəyir. Time və BMC (Impec velosipedləri ilə) kimi şirkətlər tərəfindən istifadə edilən ikinci texnika, bir uzunluqda bir qəlib üzərində davamlı boru şəklində corab kimi bir quruluşun uzanmasını əhatə edir. Buradan qatran təzyiq altında artıq formalaşmış formalara əlavə edilir.
Giant yeganə markadır ki, bütün özünün karbon pre-preg məhsullarını 'makaradan sona' istehsal edir - yəni karbon lifini böyük makaralara ip kimi alır, öz qatranını əlavə edir və çərçivələri, barlar, gövdələr və aksessuarlar istehsalına davam edir. Nəhəng, qatranların əhəmiyyəti haqqında soruşmaq üçün yaxşı bir şirkət kimi görünür.
Böyük Britaniya məhsul və təlim meneceri Devid Uord deyir: “Bizim karbon lif filamentimiz birbaşa Toraydan [dünyanın ən böyük karbon lif istehsalçısı] makara otağına çatdırılır. Oradan dəzgahlara yivlənir və nəhəng karbon parça təbəqələrinə toxunur. Toxuculuqdan sonra qatran əlavə olunur. Qatran rulon qurğusunun üstündəki çuxurda oturur və hərəkət edən parça üzərinə ötürülür, silindirlər vasitəsilə filamentlərə tətbiq olunur.' Proses sadədir və Giant tərəfindən istifadə edilən texnika bütün istehsalçıların istifadə etdiyi texnika ilə demək olar ki, eynidir. pre-preg karbon lifi. Mexanika baxımından sadə olsa da, dəqiqlik, təkrarlanma və nəzarət hazır məhsulun bütövlüyü üçün çox vacibdir.
“Qətran hər bir filamentin arasından axmalı və mükəmməl şəkildə örtməlidir,” Uord deyir. “İstehsal xəttinin sonundan yaxşı pre-preg əldə etmək üçün yaxşı qatran paylanması çox vacibdir.” Aprire-də Dempsey əlavə edir, “Qətranın təbəqələrdən keçməsi çox vacibdir. Əgər qatranı səhv qəbul etsəniz, çatlamış çərçivəniz var. Bu, həqiqətən kritikdir.'
Onun qalınlığında
“Qatran nəhəng çərçivənin 40%-ni quruduqdan sonra təşkil etdiyinə görə, qatran çox vacib bir hissədir,” Uord deyir. “Termosetdən [müalicə edildikdən] sonra struktura sərtlik verən qatrandır.” Əsas struktur xassələrə əlavə olaraq, qatran daha bir mühüm rol oynayır. Dempsey deyir: "Gərginliyi bir hissədən digərinə ötürməlisən. Bu, lif təbəqələri arasında yüklərin ötürülməsinə imkan verən qatranlardır.’
Müxtəlif qatranlar son məhsulun performansına təsir edəcək. Dempsey deyir: Əgər qatran çox özlüdürsə, o, karbondan keçməyəcək və liflərin bir-birinə toxunması ilə nəticələnəcəksiniz. İdeal olaraq siz onların bir-birindən ayrılmasını istəyirsiniz.'
Sonra karbon strukturlarının qalınlığına təsir edən sıxılma problemi var. "Qətrandakı müxtəlif əlavələr sıxılma qabiliyyətinə təsir edəcək" deyir Dempsey.'Qatranın xüsusiyyətlərindən asılı olaraq fərqli bir təbəqə qalınlığı əldə edə bilərsiniz. Ümumiyyətlə, daha ucuz qatranlar daha qalın olacaq. Yaxşı bir qatranla, karbon lifləri mikronlarla bir-birindən ayrıla bilər. Bu, eyni güc keyfiyyətlərinə görə daha incə divarlar verir, yəni daha yüngül çərçivə. Daha ucuz qatran liflər və təbəqələr arasında daha çox material buraxır.'
Giant tamamilə öz daxilində istehsal etdiyi üçün öz qatranlarını inkişaf etdirə bildi. Ward deyir: “Biz artıq üçüncü nəsil qatran inkişafındayıq. Kalıplama və bərkitmə prosesinin kiçik detalları hamısı qatran xüsusiyyətlərinə bağlıdır – onun söndüyü temperatur və müalicə müddəti.’ Karbon məhsullarının geniş qiymət diapazonu sayəsində Giant iki növ qatrandan istifadə edir. "Standart qatranımız Advanced SL məhsulları istisna olmaqla, bütün məhsul xəttlərində istifadə olunur" dedi Ward. “Advanced SL üçün biz nanotexnologiya aşqarından istifadə edirik. Nanohissəciklər sərtliyə və çəkiyə heç bir mənfi təsir göstərmədən çərçivələrimizin təsir müqavimətini 18% artırır. Onlar daha baha başa gəlir.'
Zərrəciklərin əlavə əlavə məhsulu, müalicə zamanı divarın daha yaxşı sıxılmasıdır. “Nanohissəciklər qatranın lay-updakı mikro boşluqları doldurmasına imkan verir. Qatran əslində daha yaxşı axır, boşluq potensialını azaldır və divar qalınlığını azaldır,” Uard əlavə edir.
Boşluğun azaldılmasında qatranın rolu Dempsinin izah etdiyi kimi çərçivənin struktur bütövlüyündə əsas məqamdır. "Qətrandakı boşluqlar stressi toplayacaq dəliklərdir" deyir. 'Bunlar potensial uğursuzluq nöqtələridir və boşluqlar təbəqələr ayrıldıqca parçalanaraq sıradan çıxır. Siz hələ də boşluqlar olmadan delaminasiya əldə edə bilərsiniz, lakin siz kompozitdə minimal hava ciblərini hədəfləmək istəyirsiniz.’
Yük ötürmə, divar qalınlığı və möhkəmliyə əlavə olaraq, qatranlar velosipedin sürməsinə təsir göstərə bilər. Dempsey deyir: 'Sadə nöqteyi-nəzərdən, siz qatranları qatran və sertleştirici ilə iki paketli Araldit üslublu məhsul kimi düşünə bilərsiniz. Müəyyən bir qatran ilə istifadə olunan sərtləşdiricinin miqdarı sürüşün keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər. Yaxşı bir velosiped çərçivəsi üçün, karbon lifi təbəqələri arasında gərginliklərin ötürülməsinə imkan verən bərkimiş qatran içərisində bir az əyilmək lazımdır. Bunu daha az sertleştirici ilə daha güclü bir qatran istifadə edərək əldə edə bilərsiniz. Ağıllı dizaynerlər müəyyən bir çəki üçün daha sərt və ya daha uyğun bir quruluş əldə edə bilərlər. Sərtlik üçün bir qatrana etibar edə bilməzsiniz, lakin bir mühəndis olaraq, qatranın bitmiş struktura əlavə edə biləcəyi potensial xassələrdən xəbərdar olmalısınız.'
Qətranlar hazır çərçivənin keyfiyyəti üçün açıq şəkildə vacibdir, ona görə də biz onlar haqqında niyə bu qədər az eşitdiyimiz sualına qayıdırıq.
"Qətran bir xüsusiyyət sürücüsü deyil, icazə verəndir" deyir Dempsey. “Qətran bizə karbon lifinin müxtəlif təbəqələrini - məsələn T700-dən T800-ə qədər birləşdirməyə imkan verir ki, liflərin bizə təqdim etdiyi fərqli xüsusiyyətlərdən istifadə edək. Bu çətin satışdır və fırlatmaq çox çətindir, lakin onların oynadığı rolu qiymətləndirməmək olmaz.'
Giant-dan David Ward bunu daha qısa şəkildə ifadə edir: 'Qətranlar yalnız yapışqandır. Onlar sadəcə seksual deyillər.'
Anın istisi
Velosiped istehsalçılarının əksəriyyətinin hamiləlikdən əvvəl karbondan istifadə etdiyini nəzərə alsaq, onların seçimləri çərçivənin performansına təsir etmək üçün qatrandan istifadə baxımından məhduddur. Lakin bu, insanların yeni istiqamətlər axtarmasına və ya qatran və hamiləlikdən əvvəl şirkətləri fərqli məhsullar istehsal etməyə sövq etməsinə mane olmur.
Dempsey deyir: "Otaq temperaturunda sönməyən qatran istehsal etmək üçün tərəfdaşlarımıza nail olmaq üçün çalışırıq. Dizaynı məhdudlaşdıran amillərdən biri odur ki, siz soyuducu anbardan pre-preg götürən kimi o, hava ilə bərkiməyə başlayır. Qurutma sobasının xaricində heç vaxt tam sərtləşməyəcək, lakin "sönəcək". Bizə daha mürəkkəb lay-up prosesindən istifadə etməyə və qat kitabımızı (sözlüyünə bax, solda) istədiyimiz səviyyədə inkişaf etdirməyə imkan verən pre-preg, son nəticəmizdən daha çox şey əldə etməyə imkan verəcəkdi. Bu, bizim üçün əla olardı.'
Qatranların böyük rol oynadığı bir sahə karbon təkər istehsalıdır. Burada qatranlar təkcə təkərin struktur bütövlüyü və sərtliyi üçün deyil, həm də əyləc performansının açarıdır.
Lightweight-dan Leschik deyir: “Qatranın ən zəif nöqtəsi onun temperatur davranışıdır. Əksər qatranlarda 150°C-dən yuxarı temperaturda problemlər var. Son 10 il ərzində biz qatranlarımızın temperatura davamlılığını üç dəfə artırmışıq.’
Demək olar ki, hər bir velosipedçi karbon təkərinin istilik yığılması səbəbindən uzun enişdə sıradan çıxması ilə bağlı dəhşət hekayəsi eşitmiş olacaq, lakin əyləc yastığı halqa ilə görüşəndə əslində nə baş verir? Leschik deyir: “Tribologiya nisbi hərəkətdə qarşılıqlı təsir göstərən səthlərin elmi və mühəndisliyidir. Buraya sürtünmə, yağlama və aşınma prinsiplərinin öyrənilməsi və tətbiqi daxildir. Yaş və ya quru şəraitdə rezin əyləc yastıqları olan CFRP halqasında əyləcləmə belə triboloji sistemlərdən biridir. Bu sistemin yaxşı əyləc performansı üçün optimallaşdırılması yüksək temperatura davamlı qatranlar olmadan mümkün deyil.’
Çərçivə performansında olduğu kimi, bu, istiliyə davamlılığı və qiyməti artıran qatranlarda olan əlavələrdir. Belə əlavələrdən biri keramika - silisiumdur. Aprire təkərlər düzəltməsə də, Dempsey prosesi başa düşür: “Qətranlar karbon halqasının strukturunda böyük fərq yaradır. Məsələn, silisium əlavə etmək strukturun gövdəsindən əhəmiyyətli miqdarda istiliyi çıxarır və hava axınının standart CFRP halqa ilə müqayisədə kənarı daha yaxşı soyutmağa imkan verir. Mis böyük miqdarda istilik çəkmə qabiliyyətinə malik olduğundan əla əlavə olardı, lakin nəmlik hər hansı bir mikro çatla daxil olarsa, kükürdün qatrana süzülməsi potensialı var. Bu, demək olar ki, müəyyən delaminasiyaya səbəb olacaqdır. İstilik qəbulediciləri - qatran içərisindəki şəbəkələr - böyük potensiala malikdir. Bu texnologiya gələ bilər.'
Lightweight-dan Leschik də qatran inkişaflarına böyük inanır: “Biz tormoz disklərinin optimallaşdırılmasına baxırıq. Ağıllı qatranlarla sürücüyə heç bir əlavə qram çəkisi olmayan disklərlə eyni əyləc performansını verə biləcəyimizə əminik.'
Ağır həqiqət
Aydındır ki, qatran velosiped yaratma prosesinin görünməmiş qəhrəmanıdır. Bu, karbon lifli məhsulların sərtliyinə, möhkəmliyinə, çəkisinə, təhlükəsizliyinə və qiymətinə təsir göstərə bilər, ona görə də istehsalçıların yapışqan materiallarının möcüzələri haqqında lirik mumlar yaratmağa başlamalarını gözləyə bilərikmi? Yəqin ki, yox, çünki bu, hələ də mürəkkəb sistemin yalnız bir hissəsidir. Yüksək keyfiyyətli qatran keyfiyyətsiz karbon lifi və ya ilhamsız tikinti texnikasını kompensasiya etməyəcəkdir. Lightweight-dan Leschik-in dediyi kimi, 'Hər dəfə eynidir: gözəl tort bişirmək üçün düzgün nisbətdə, yaxşı hazırlanmış düzgün inqrediyentlərə ehtiyacınız var.'
Karbon jarqonu: Bütün bunlar nə deməkdir?
