فهرست

 

كربن‌:‌Teehnical white paper

مقدمه

مزاياي كربن

مقايسه مواد استفاده شده در دوچرخه ها

تاريخچه فريم هاي فيبر كربن

تكنولوژي هر چه بالاتر :

ساخت فريم يا كربن :

اهميت طراحي قابل قبول :

تجربه آزمايشات مطابق واقعيت :

 تقابل كربن با قطعات فلزي

ثبات و استحكام در ساخت

مقاومت به آسيب

 

 

كربن‌:‌Teehnical white paper  

مقدمه :

براي آلومينيوم انتخاب در بين (limber Alan) يا (Vitusc) يا يك (Klein) سفارش فوق سنگين و بسيار گران بود. چند ماده بيگانه مانند فيبر كربين (Graftek) و (tele dyne titanium)  باعث سواري  با شكوهي مي شد حس كنجكاوري گران قيمت و زاراي سابقاتي طولاني در شكستن فريم و فرمان پذيري ناموزون بودند.

3- اكتشاف مواد و بازار در حال رشد تكنولوژي پيشرفته براي محصولات دوچرخه سازي تكامل  فريم هاي دوچرخه را در دهه 1980 شتاب داد. Cannondale  وTrek اجازه همه گيرشدن فريم هاي آلومينيومي را به صنعت دادند كه تا حدي كم قيمت تراز تيتانيوم بود و فيبر كربن به معنوان جرقه ايي در موادر مهندس اين دوره قلمداد گرديد. لذا زندگان فولاد با آلياژ هاي مقاوم تر و داراي عمليات حرارتي و اشكال پيچيده و قطرلوله هاي غير استاندادر به عرص همبارزه بازگشتند تا بتوانند وزن را بر خلاف راحتي و بازده دهي كاهش دهند.

4- امرزوه قدرت انتخاب بيشتر طبيعتاً پيچيدگي و سرگيجه گي بيشتر وجود دارد. اگر كسي بخواهد بهترين ماده براي فريم دوچرخه  را سوال كند، يك جواب حساب شده نياز دارد زيرا چگونه استفاده كردن ماده داده شده مي تواند مهمتر از نوع ماده استفاده شده باشد.

5- فريم دوچرخه ايده آل براي يك دوچرخه سواري بايد متناسب با ابعاد وي و همچنين سبك باشد. اين فريم بايد به خوبي تكان هاي مسير را جذب كند اما بايد به حضور موج دار فرمان پذير تا حد 1: ( به خاطر سفتي كناري) و نيروئي نقصان نيافته براي پدال رانندگي مهيامي كند ضربه ها و پيچش هاي غير منتظره كه خود مستلزم پرداخت جذاب بوده ومقاوم در برابر خوردگي يا المان هاي نفوذي است

واقعيات ماده : اسيكل ، آلومينيوم،‌تيتانيوم و فيبر كربن همه براي بدست آوردن حد بالاي مقياس به كار  مي روند ولي در استحكام سختي وزن مقاومت به شكست خوردگي و غيره متفاوت هستند براي مثال استفاده از آلومينيوم يا تيتانيوم در ابعاد لوله مشابه در قالب يك فريم استيل سنتي باعث كاهش وزن شده اما توليد انعطاف پذيري بيش از اندازه مي كند. بنا به اين فريم هاي فلزي غير آهني معمولاً قطر لوله ايي بيشتر  از استيل دادند كه براي بيشتر كردن صليب ميباشد.

2) فريم هاي فلزي معمولاً با يك بار فوق سنگين تكي دچار شكست نمي شوند اما به خاطر تنش هاي كم اندازه اما تكرار پذير ( كه معروف به خستگي است) استيل و تيتانيوم داراي تعريفي به عنوان كمترين حد خستگي هستند كه اگر تنش ها كمتر از اين حدود باشد اين نيروهاي كوچك عموماً طول عمر خستگي فريم را كوتاه نمي كنند. آلومينيوم داراي چنين حد مشخص شده پايه اي نيست بنابراين هر دوره تنش هر چه قدر هم كه كم ماده را به شكست ناشي از خستگي نزديك تر مي كند

- طراحان اين محدوديت را تشخيص دادند و مبادرت به “زياده سازي” فريم هايشان براي استفاده مادام العمر كردند.

3- استحكام بالاي تيتانيوم وزن سبك، قابليت ارتجاعي و مقاومت در برابر خوردگي باعث گزينش آن به عنوان ماده مناسب فريم شد. با اين وجود به خاطر فلزي بودن آن بيشتر خواص مشابه مكانييك كه باعث محدوديت استيل و آلومينيوم مي شد، تيتانيوم را بي  نگذاشت. فلزات در تمام جهات به طور مساوي مستحكم و سخت هستند( خاصيتي كه “ايزوتروپي” ناميده مي شود) زماني كه هندسه يك برش عرضي از  لوله اي فلزي براي ازيابي استحكام يا سفتي مورد نياز در يك صفحه تعيين گرديد، يك مهندس آزادي خود را  براي ارزيابي مطالبات مختلف براي استحكام يا سفتي در ديگر صفحات از دست مي دهد. در لوله هاي  فلزي با تنظيم قطر و ضخامت ديواره براي مواجه با استانداردهاي خمش،‌به طور خودكار سفتي خمشي جانبي و پيچي تعيين مي گردد.

4- فيم هاي ف لزي در مقايسه با كامپوزيت ها فقط در يك موضوع متفاوت هستند كامپوزيت ها شامل الياف تقويت كننده هستند كه  شبكه مواد جاسازي شده اند. معروفترين كامپوزيت، شيشه كه به معني رزين پلي استر( به عنوان ماتريس يا زمينه) تقويت شده با پشم شيشه ((fiberglass است. كامپوزيت هاي پيشرفته شامل فيبرهاي مهندسي شده نظير كربن ، پلي مر،‌فلز يا سراميك مي باشند معمولاً اين فيبرها با رزين هاي ترموست مانند اپوكسي بارور شده اند. ديگر مواد ماتريسي حاوي ترموپلاستيك، فلزات و حتي سرامي كها مي باشند. اين كامپوزيت هاي پيشرفته ساختارها را مستحكم تر و صلب تر از فلزات هم اندازه مي كنند اما با وزني بسيار كمتر! 

از اين گذشته اگر مواد ماتريس با يك واكنش شيميايي يا حرارت سخت كاري مي شوند، فيبرهاي رزيني خيس خورده مي توانند واقعاً به هر شكلي فرم دهي و ق الب ريزي شوند.

5- به خلاف فلزات اين تروپيك، كامپوزيت ها ناهمسانگرد ((anisatrapic هستند. استحكام و سفتي آنها تنها در جهت محور فيبرها تحقق يافتني است كه با هر الگويي مي تواند آراسته شود. بنا به اين براي جذب تنش هاي متعينيه و متفاوت  از يك فريم دوچرخه، كامپوزيت ها مي توانند به صورت چند لايه با زواياي مختلف براي هر كدام استفاده شوند. اين مي توانند استحكام را در جائي كه نياز است قرار دهد همچنان كه وزن را حداقل مي كند.

6- در امتداد لوله هاي گرد سنتي و طراحي فريم هاي قالبي (lug frame) فريم هاي كامپوزيت قابليت قالب ريزي با استفاده از كيسه هاي داخلي (internal bladder) و فوم به صورت تك قطعه ايي و ساختماني (Monocoqne) يا  فريم هاي چند مقطعي را دارند. همچنين اين مواد ميتوانند در فشار بالا و به صورت فرآيند تورمي، لوله هاي فريم را با قطعه كامل تركيب كنند.

 

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.