Вопросы о ремонте карбоновых рам
Карбон... карбон... карбон... Удивительный материал, который в наши дни применяется везде, где это только возможно — Формула 1, суперкары любых мастей, авиационная и космическая промышленности. Велосипедная индустрия не стала исключением и активно использует все самые новые наработки в области развития материалов, пусть и с некоторым запозданием, если сравнивать с авиацией или гонками Формулы 1.
И, сколько бы мифов о карбоновых велосипедных рамах не ходило по свету, они всё равно пользуются широкой популярностью, так как при меньшем весе обладают большей прочностью, чем алюминиевые конкуренты. Однако, несмотря на высокие прочностные характеристики, карбон всё же подвержен разрушению. Благо, особенности его механических свойств позволяют отследить необратимые процессы на ранних стадиях.
Но как это сделать, что для этого необходимо?
Вот, по этому поводу мы подготовили перевод по материалам сайта www.velonews.com, где велосипедисты получили возможность задать соответствующие вопросы специалистам в этой области.
Итак, поехали!
Поиск дефектов и микротрещин в карбоновой раме
Уважаемый Леннард!
Специалист по рентгенографии мне сказал, что для обнаружения дефектов в карбоновом волокне подходит метод *флуоресцентного исследования пенетранта. Слышали ли вы когда-нибудь о подобном методе и подходит ли он для обнаружения дефектов в велосипедных деталях?
С уважением, Крис.
* — технология подразумевает нанесение флуоресцентной жидкости с хорошим проникающим эффектом на необходимую поверхность, после отводится время на проникновение жидкости в материал, следующий этап заключается в освещении пропитанной поверхности ультрафиолетовой лампой — особенно ярко светятся те участки, где жидкости скапливается больше всего — в трещинах.
Дорогой Крис,
Хороший вопрос! Вот, что говорят по этому поводу лидеры в отрасли ремонта карбоновых рам.
С ув., Леннард.
Calfee Design
Эта технология помогает нам увидеть очень мелкие трещины на поврежденных рамах, для этого мы используем оптику с 10-кратным увеличением.
С ув. Крейг Калфи.
Ruckus Composites
Метод с проникающим флуоресцентным красителем мы применяем уже около 8 лет. Как и любые другие методы неразрушающего исследования материалов, этот имеет свои достоинства, недостатки и ограничения по применению. В своих многочисленных изысканиях мы обнаружили, что это очень эффективный инструмент, но его возможности не безграничны.
Плюс заключается в том, что это дешево и быстро, но, как и при использовании других методов, вам необходимо хорошо понимать, что конкретно вы ищете, чтобы иметь возможность грамотно оценить результат.
Типов красителей очень много. Используются они, в основном, для поиска микротрещин на металлических поверхностях; технология к нам пришла из железнодорожной промышленности.
Для того, чтобы всё получилось, необходимо хорошо очистить исследуемую поверхность от воска, мазута и прочих загрязнений, влияющих на проникающие способности красителя. Сложность с велосипедами возникает из-за необходимости замачивать исследуемую поверхность на определенное время при определенной температуре, чтобы обеспечить хорошую пенетрацию. Мы используем простой флуоресцентный краситель на водной основе, он позволяет избежать нежелательных загрязнений структуры углеродного волокна.
Это простой и действенный инструмент, который позволяет тщательно исследовать карбон, а качественный источник УФ излучения позволит увидеть развитие трещин на самом раннем этапе их формирования. Однако, именно флуоресцентная жидкость отвечает за формирование различимого рисунка.
С ув., Шон Смолл, владелец и инженер в Ruckus Composites.
Безопасно ли ездить на карбоновой раме после серьезного падения?
Дорогой Леннард,
Я долгое время сокрушался из-за паршивого качества креплений багажника Rocky Mounts, что располагается на крыше моего автомобиля. Если в течении месяца их не смазывать они перестают закрываться, их движение становится тугим и свою функцию они не выполняют. Ну, во всяком случае, у меня такая проблема возникла, я их смазал, поставил свой старый TREK на крышу, покатался по горе Флагстафф... а затем направился домой на скорости 60 миль/час — велосипед сорвался и упал на дорогу.
К счастью, это не стало причиной дорожно-транспортного происшествия, и, что удивительно, единственными повреждениями стали сломанная вилка и несколько царапин. Других видимых повреждений не видно.Итог: я ненавижу эти крепления, они слишком заумные, дорогие, не застегиваются и ненадежные (впрочем, это может быть и моим просчетом, трудно сказать).
И, вопрос: если я просто заменю вилку, есть ли риск для моей жизни вследствие невидимых структурных повреждений рамы, она может сломаться подо мной на дороге?
С ув., Дерек.
Дорогой Дерек,
Неприятная ситуация! Рад, что ты спросил. Некоторые лидеры в области ремонта карбоновых рам ответили на твой вопрос ниже.
С ув., Леннард.
Broken Carbon (да, такое вот незамысловатое название мастерской)
Каждый раз, когда мы сталкиваемся с подобной ситуацией, мы рекомендуем раму заменить.
Даже если повреждение, по-видимому, связано только с вилкой, нагрузки на раму во время падения, скорее всего, были далеко за пределами привычных. Кроме того, силы, воздействовавшие на раму в момент повреждения, имели направления отличные от тех, с которыми она может нормально работать. В дальнейшем рама не будет безопасной, риск ее использования не оправдан.
С ув., Брейди Каппиус, основатель Broken Carbon.
Calfee Design
Нам приходится иногда делать такую проверку.
Мы очищаем раму и внимательно осматриваем ее на предмет трещин. Простукиваем раму монетой — такой тест очень эффективен. Места, которые вызывают сомнения, но по звуку не сильно отличаются, мы зачищаем наждачной бумагой так, чтобы оголить углеродное волокно. Далее, смачиваем ацетоном оголившееся волокно и смотрим как он испаряется. Места, где есть трещины, будут дольше оставаться влажными. Такая проверка очень похожа на флуоресцентную, только без яркого подсвечивания.
Бывают случаи, когда трещина показывается на поверхности краски или смолы. Тогда мы ставим отметки лезвием на её краях и рекомендуем владельцу велосипеда внимательно следить за ее развитием. Чаще всего (90% случаев) эти трещины присутствуют только на поверхности краски или смолы, материал рамы не затронут.
В 10% случаев, когда трещина продолжает расти, мы сошлифовываем краску и обнаруживаем структурное разрушение.
Немного отклоняясь от темы, хочу сказать, что один из наших конкурентов осуществляет сомнительную практику. Для поиска трещин он использует ультразвуковое неразрушающее обследование.
Мне, например, известно, что это не самый надежный способ, так как необходимо иметь эталонный образец углеродного волокна, из которого сделан именно ваш велосипед. Да и возможно всё это только со сложным и дорогостоящим оборудованием.
А наш конкурент, тем не менее, использует самое дешевое оборудование (ультразвуковой толщиномер), он проводит им по участкам рамы, где предполагается наличие повреждения. Далее он обнаруживает аномалию в показаниях прибора, которая может быть вызвана повреждением только краски, и заявляет, что рама нуждается в ремонте.
Клиент должен либо платить за ремонт, либо распрощаться с рамой допуская мысль, что мастерская её в последствии отремонтирует и продаст. Кроме того, конкурент утверждают, что имеет сертификат ASNT Level II, но быстрая проверка на сайте ASNT.org показывает, что в списке их нет. Также они говорят, что аббревиатура расшифровывается как Американский Стандарт Неразрушающих Тестов (ASNT). На самом же деле она расшифровывается как Американское Сообщество Неразрушающих Тестов. Удобная ошибка?
Описанная ситуация произошла, когда человек обратился к нашему конкуренту. Он заплатил 200$ за проверку и ему сказали, что рама повреждена и небезопасна для дальнейшей эксплуатации. Сомневаясь в полученном результате, он прислал раму нам. Наша проверка не выявила нарушения структуры карбонового волокна, были обнаружены только сколы краски. С ув. Крейг Калфи, основатель Calfee Design.
Ruckus Composites
Отличный вопрос и довольно распространенный сценарий. Мы проводим тесты над велосипедом в течении недели после подобных падений с крыши автомобиля. Я обычно рассматриваю такую ситуацию с точки зрения физики движения снаряда. Если принять во внимание вес велосипеда, его аэродинамическую форму и скорость движения автомобиля, то на выходе мы получаем огромное количество энергии, которое необходимо каким-то образом рассеять или преобразовать.
Для более наглядного примера, с точки зрения физики, рассчитаем кинетическую энергию по формуле: Eк = ½ mv^2, где m = 11,3 кг, v = 105 км/ч (29 м/с). Получаем невероятные почти 4800 Дж! Пока ни о чем не говорит? Для сравнения, бейсбольный мяч весит 145 граммов и летит со скоростью 193 км/ч (54 м/с), а кинетическая энергия у него всего 204 Дж. Винтовочная пуля массой 3 грамма летит со скоростью 335 м/с (1200 км/ч), её энергия составляет 168 Дж. Очевидно, что вилка поглотила очень много энергии прежде, чем сломалась. Мой опыт подсказывает, что с большой вероятностью повреждена и сама рама. Самый простой способ проверить это — применить ультразвуковой метод исследования, а основное внимание уделить следует верхней и нижней трубам.
С ув., Шон Смолл, владелец/инженер Ruckus Composites
Вот и всё, советы от профессионалов закончились.
Со своей стороны хотим добавить, что ремонтопригодность карбонового велосипеда зависит от многих переменных. Порой действительно лучше задуматься о приобретении новой рамы, чтобы не подвергать необоснованному риску себя и окружающих.
Чтобы снизить вероятность появления неприятных трещин на карбоне — используйте качественные динамометрические ключи и... не падайте)
Если же появляется соблазн посильнее затянуть болт, чтобы не скрипело и не прокручивалось — используйте специальную фрикционную пасту, она повышает коэффициент трения и затягивать резьбы сверх нормы уже не придется. В качестве альтернативы фрикционной пасте некоторые экономные велосипедисты используют зубную пасту. Так или иначе, в любой веломастерской всегда найдется немного такой пасты за скромную плату. Но это не точно)
Ну, и, конечно. Если рама или другие карбоновые элементы под нагрузкой издают скрипы, хрусты и щелчки — это явный признак состоявшегося повреждения. И речь здесь не о тех скрипах, природа появления которых завязана на наличии отсутствия горюче-смазочных материалов в узлах трения)
