Рамы из карбона: способ производства и технология

Карбон для изготовления рамы - гарантирует ее легкость. Не удивительно, что значительное количество велолюбителей предпочитают карбоновые рамы для своих байков. Углепластики начали свое основное развитие лишь в середине двадцатого века, как материал для ракетных двигателей. С тех пор прошло много лет, пока карбон стал применяться при производстве велосипедных рам. В настоящее время - применение этого материала при изготовлении высокоуровневых велосипедов - практически стало нормой.

Рамы из карбонопластика изготавливают для различных типов велосипедов:

●       кантрийных,

●       велокроссовых,

●       шоссейных,

●       иногда допустимо на байки для фрирайда.

Из карбонопластика, производятся не только рамы, но и множество других деталей для нынешних велосипедов.

Что же такое карбон? Карбон (углепластик, карбонопластик) - полимерная ткань, состоящая из множества углеродных микронитей переплетенных между собой и затем склеенными. Каждая нить имеет форму трубки. Нити очень тонкие - в десять раз тоньше человеческого волоса. Отдельная нить легко ломается, но растянуть ее очень непросто. Для увеличения прочности, материал из углеродных нитей перекладываются пластами, причем направление плетения материала изменяется в каждом пласте, и скрепляются эпоксидными смолами.

Свойства карбонопластика могут изменяться в зависимости от ориентированности слоев тканей. Качественно сделанная рама из карбона, имеет исключительное свойство: наряду с приличной жесткостью успешно гасит вибрации высокой частоты.

При изготовлении велодеталей из карбона используется значительное количество ручной работы. Стоит выяснить, что стоит за этой технологией. В качестве образца, возьмем создание рамы.

Этап первый: создание углепластика

Первоначально, сырье для будущей рамы кажется невзрачным - бобина ниток черного цвета. На сегодня, главный материал для создания элементов велосипеда - углеродные волокна Toray’s T700S. Всего две фирмы - тайваньская Giant и французская Time, применяют в начале производства велорам данные нити, другие пользуются уже готовыми тканями. Бобины(96шт.) с карбоновыми нитями устанавливаются на специальный станок. Нити протянутые сквозь этот механизм, выпрямляются и смазываются смолой, чтобы затем преобразиться в листы заготовок. Ширина полотна 3 фута(около 91 см).

Этап второй: компоновка рамы

Полотна делятся на отрезки, требующиеся для создания рамы или любой другой необходимой части велосипеда. Заготовка разрезается согласно точных габаритов по выкройкам. При кройке деталей строго учитывается направленность углепластиковых волокон, так как с этим напрямую связаны свойства конкретной детали велосипеда. Для удобства дальнейшей сборки, раскроенные части расфасовываются по соответствующим коробкам. Поэтому, в процессе работы намного проще найти необходимый элемент.

Компания Giant использует для рассортировки, специально предназначенные, столы разделенные на ячейки конкретной величины. По их габаритам разделяются выкроенные элементы будущей рамы. Любая деталь карбоновой велорамы комплектуется из нескольких фрагментов заготовок. Важнейшее значение, на данном этапе производства, имеет контроль за качеством сборки.

Для последующей работы, заготовки в четком порядке раскладываются на столе. Пластины композиционного материала обернуты бумагой и тщательно сложены Далее, бумагу снимают, карбоновый элемент располагают на нагретой поверхности, оборачивают им шаблон. Для облегчения работы он также нагревается.

Трубка карбоновой велосипедной рамы изготавливается с помощью наибольших пластин углепластика. Это не трудная работа, так как ровную поверхность трубки обернуть листом карбона проще, чем часть рамы с многочисленными развилками для каретки.

После того, как все участки велорамы обмотаны карбонопластиком, ее помещают в особую пластиковую матрицу. Сквозь всю раму пропускается упругий баллон из полиуретана. Для выравнивания рамы изнутри, баллон накачивается воздухом. Для лучшей фиксации рамы, относительно матрицы, в каретку помещают стальной сердечник. Сердечник также может быть дюралевым и вставляться в рулевую трубу.

Лишний углепластик срезается. Приготовленная для дальнейшей обработки, рама размещается в холодильнике. Это не допустит досрочное высушивание смолы.

Заключительный этап: склеивание и сушка

Дождавшись в холодильнике своей очередности обжига, рама устраивается в двустворчатую форму для сушки. Это довольно длительный процесс, так как форму необходимо ювелирно-точно сопоставить с рамой, укрепив ее винтами. Наконец, нижняя часть формы и рама основательно состыкованы и накрываются верхней створкой формы.

Пришло время отправиться форме в автоклав. В ходе высокотемпературной сушки и под большим давлением смола предельно результативно пропитывает углеволокно и скрепляет элементы рамы. В процессе термической обработки смола высыхает(полимеризуется).

По завершению сушки, форма вынимается из печи, открывается и из нее извлекается рама. Излишки карбонопластика и смолы удаляются прорезиненным молотком и рашпилем. После очистки, для защиты карбоноволокон, рама покрывается лаком.

Окончанием создания велосипедной рамы из карбона является исследование. Для вычисления показателя силы сопротивления удару: на изготовленную вилку велосипеда с усилием опускается груз. На основе полученных результатов выясняется соответствие произведенной рамы и разработанного компьютерного образца.