Шайыр - көміртекті жақтауыңызды бір жерде ұстап тұратын белгісіз кейіпкер және ол өнімділік үшін өте маңызды
Көптеген жолшылардан велосипедінің жақтауы неден жасалғанын сұраңыз, жауап «көміртек» болуы мүмкін. Велосипед жақтауларын (немесе осы тоқылған ғажайып материалдан жасалған басқа өнімдерді) жасауға қатысатын кез келген адамнан сұраңыз, сонда сіз күрделірек жауап аласыз.
«Велосипед өнеркәсібінде біз әдетте көміртегі туралы әңгімені естиміз, бірақ бұл өте қарапайым – жалпылау», - дейді Lightweight неміс доңғалақ өндірушісінің инженерлік бөлімінің басшысы Томас Лещик. «Бұл шын мәнінде көміртекті талшықтар мен эпоксидті шайырдың матрицасы. Дәлірек термин CFRP - көміртекті талшықты арматураланған пластик.'
Сондықтан біздің өте жақсы көретін жылқыларымыз күшейтілген пластиктен жасалған велосипедтерден сәл ғана артық. Бұл қарапайым аббревиатура және CFRP пластикалық (немесе полимерлі) бөлігі болып табылатын шайырлардың маңыздылығын түсіндіру үшін ұзақ жолды қамтиды. Негізінде шайыр композициялық материалға оның қаттылығын береді. Көміртекті талшықты велосипедтерге мамандандырылған Aprire компаниясынан Фил Демпси айтқандай, «Көміртекті талшық - бұл таза мата. Жалғыз бұл жай ғана шүберек.'
Өнім сипаттамасына және онымен бірге жүретін маркетингке келетін болсақ, көміртекті талшық бренді немесе түрі (мысалы, Toray, T800, 65HM1K, ультра жоғары модуль) дайын өнім сипаттамаларының негізгі белгісі ретінде үнемі айтылып келеді. Басқа ештеңе жоқ сияқты, бірақ шын мәнінде талшықтар жақтау материалының жартысынан көбін құрайды. Қалғаны - эпоксидті шайыр, ол заманауи велосипедтің жұмысында маңызды рөл атқаруы керек. Олай болса, маркетингте бұл туралы неліктен сирек айтылады?
CFRP ABC
| CFRP |
Көміртекті талшықты күшейтілген пластик (немесе полимер). Қарастырылған композициялық материал көміртекті немесе көміртекті талшық ретінде. |
| Емдеу |
«Орнату» үшін CFRP құрылымына жылуды және жиі қысымды қолдану процесі шайыр және дайын бөлікке қаттылық береді. |
| Талшық | CFRP құрылымының арматуралық элементін жасау үшін бірге тоқылған немесе тоқылған көміртекті жіптер. Көбінесе «жіптер» деп аталады. |
| Моль | Жақтауды жасау үшін ішіне және айналасына көміртекті талшықтар төселген физикалық компонент. |
| Ply book | Негізі даңқты тігін үлгілерінің кітабы. Бұл көміртекті талшықтың әрбір жеке бөлігінің қалай кесіліп, құрастырылатынын егжей-тегжейлі көрсетеді және олар ең жақын құпиялар болып табылады. |
| Алдын ала жүктілік | Тазаланбаған шайырмен сіңдірілген көміртекті талшықты жіптер. |
| Шайыр | CFRP құрылымында талшықтарды біріктіру үшін қолданылатын сұйық полимер. |
Инсайдерлік білім
Дайын көміртекті талшықты велосипедтегі шайырдың рөлін түсіну үшін біз өндіріс процесін және шайырдың оған қалай енгізілгенін түсінуіміз керек.
Негізінде көміртекті талшықты конструкцияның екі түрі бар: ылғалды және құрғақ. Ылғал өндіріс үшін компания алдын ала прег деп аталатын шайырмен сіңдірілген көміртекті матаны сатып алады. Бұл жабысқақ парақтар қалыпқа немесе оның айналасына салынады, содан кейін қаттылықты енгізу үшін жылу мен қысымды қолдану арқылы өңделеді. Құрғақ шайыр инфузиясын өндіру техникасы екі түрлі формада болуы мүмкін. Біріншісі құрғақ матаның кесілген пішіндері қалыпқа салынып, емдеу процесінің бөлігі ретінде қосылған шайырмен, алдын ала дайындау әдісіне ұқсас. Time және BMC (Impec велосипедтері бар) сияқты компаниялар қолданатын екінші әдіс бір ұзындықтағы пішінге үздіксіз құбырлы шұлық тәрізді құрылымды созуды қамтиды. Осы жерден шайыр бұрыннан қалыптасқан пішіндерге қысыммен қосылады.
Giant – «шпульден аяғына дейін» өзінің көміртекті алдын ала дайындайтын өнімдерін шығаратын жалғыз бренд, яғни ол көміртекті талшықты үлкен катушкалардағы жіп ретінде сатып алады, өзінің шайырын қосады және жақтауларын, штангаларын, сабақтарын және керек-жарақтарын шығаруды жалғастырады. Демек, гигант шайырлардың маңыздылығы туралы сұрайтын жақсы компания сияқты.
Ұлыбританиядағы өнім және оқыту менеджері Дэвид Уорд былай дейді: «Біздің көміртекті талшықтар Торайдан [әлемдегі ең ірі көміртекті талшық өндіруші] шпуль бөлмесіне тікелей жеткізіледі. Ол жерден тоқыма станоктарына бұрылып, көміртекті матадан үлкен парақтарға тоқылады. Тоқығаннан кейін шайыр қосылады. Шайыр роликтер жинағының үстіндегі шұңқырға отырады және қозғалатын матаға өтіп, роликтер арқылы жіптерге жағылады.' Процесс қарапайым және Giant пайдаланатын техника барлық өндірушілер пайдаланатын әдіспен бірдей. жүктілікке дейінгі көміртекті талшық. Бірақ оның механикасы қарапайым болғанымен, дәлдік, қайталану және бақылау дайын өнімнің тұтастығы үшін өте маңызды.
«Шайыр арасына ағып, әрбір жіпті тамаша жабуы керек», - дейді Уорд. «Шайырдың жақсы таралуы өндіріс желісінің соңынан жақсы алдын ала дайындалу үшін өте маңызды». Демпси Априде былай деп қосты: «Шайырдың қабаттардан өтуі өте маңызды. Егер сіз шайырды қате алсаңыз, сізде жарылған жақтау бар. Бұл өте маңызды.'
Оның ішінде
‘Шайыр қатайғаннан кейін Гигант жақтауының 40%-ын құрайтындықтан, шайыр өте маңызды бөлік болып табылады, - дейді Уорд. ‘Термосет [едеу] болғаннан кейін, бұл құрылымға қаттылық беретін шайыр.’ Негізгі құрылымдық қасиеттерден басқа, шайыр тағы бір маңызды рөл атқарады. Демпси былай дейді: «Сіз стрессті бір бөліктен екіншісіне ауыстыруыңыз керек. Бұл талшықтар қабаттары арасындағы жүктемелерді тасымалдауға мүмкіндік беретін шайырлар.’
Түрлі шайырлар соңғы өнімнің өнімділігіне әсер етеді. Демпси былай дейді: «Егер шайыр тым тұтқыр болса, ол көміртегі арқылы өтпейді және талшықтар бір-біріне тиіп қалады. Ең дұрысы олардың бір-бірінен ажырағанын қалайсыз.’
Содан кейін көміртекті құрылымдардың қалыңдығына әсер ететін қысылғыштық мәселесі бар. «Шайырдағы әртүрлі қоспалар сығымдауға әсер етеді», - дейді Демпси.«Шайырдың сипаттамаларына байланысты басқа қабат қалыңдығын алуға болады. Әдетте, арзан шайырлар қалыңырақ болады. Жақсы шайырмен көміртекті талшықтар бір-бірінен микрон болуы мүмкін. Бұл сізге бірдей беріктік қасиеттері үшін жұқа қабырғалар береді, яғни жеңіл жақтауды білдіреді. Арзан шайыр талшықтар мен қабаттар арасында көбірек материал қалдырады.’
Гигант толығымен өз ішінде өндіретіндіктен, ол өзінің шайырларын жасай алды. Уорд: «Қазір біз шайыр әзірлеудің үшінші буынындамыз. Қалыптау және емдеу процесінің кішігірім бөлшектері шайырдың қасиеттеріне байланысты – ол сөнетін температура мен емдеуге кететін уақыт.’ Көміртекті өнімдерінің бағасының кең ауқымына байланысты Гигант шайырдың екі түрін пайдаланады. «Біздің стандартты шайыр Advanced SL өнімдерін қоспағанда, барлық өнім желілерінде қолданылады», - дейді Уорд. «Advanced SL үшін біз нанотехнологиялық қоспаны қолданамыз. Нанобөлшектер біздің жақтауларымыздың соққыға төзімділігін 18%-ға арттырады, қаттылық пен салмаққа теріс әсер етпейді. Бірақ олар әлдеқайда қымбат.’
Бөлшектердің қосымша өнімі емдеу кезінде қабырғалардың нығыздалуын жақсартады. «Нанобөлшектер шайырға төсеудегі микро бос орындарды толтыруға мүмкіндік береді. Шайыр шынымен жақсырақ ағып, бос жерлерді азайтады және қабырға қалыңдығын азайтады, - деп қосты Уорд.
Бостығын азайтудағы шайырдың рөлі Демпси түсіндіргендей, жақтаудың құрылымдық тұтастығындағы негізгі нүкте болып табылады. «Шайырдағы бос орындар стрессті жинайтын тесіктер», - дейді ол. «Бұл ықтимал сәтсіздік нүктелері және бос орындар қабаттардың деламинациялануымен бөліну арқылы бұзылады. Деламинацияны әлі де бос орындарсыз алуға болады, бірақ композитте ауа қалталарының аз болуын мақсат еткіңіз келеді.’
Жүкті тасымалдауға, қабырға қалыңдығына және беріктігіне қоса, шайырлар велосипедтің жүруіне әсер етуі мүмкін. Демпси былай дейді: «Қарапайым көзқараспен қарасақ, сіз шайырларды шайыр мен қатайтқышы бар Аралдит стиліндегі екі қаптамадан тұратын өнім ретінде қарастыра аласыз. Берілген шайырмен бірге қолданылатын қатайтқыштың саны жүру сапасына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Жақсы велосипед жақтауы үшін көміртекті талшық қабаттары арасындағы кернеулерді тасымалдауға мүмкіндік беретін өңделген шайырдың ішінде біраз иілу қажет. Мұны азырақ қатайтқышы бар күшті шайырды пайдалану арқылы алуға болады. Ақылды дизайнерлер берілген салмақ үшін қаттырақ немесе көбірек сәйкес келетін құрылымды ала алады. Қаттылық үшін шайырға сене алмайсыз, бірақ инженер ретінде дайын құрылымға шайыр қоса алатын әлеуетті қасиеттерді білуіңіз керек.’
Шайырлар дайын жақтаудың сапасы үшін маңызды екені анық, сондықтан біз олар туралы неліктен аз естиміз деген сұраққа қайта ораламыз.
‘Шайыр – мүмкіндік драйвері емес, рұқсат етуші, - дейді Демпси. «Шайыр бізге талшықтардың әртүрлі қасиеттерін пайдалану үшін көміртекті талшықтың әртүрлі қабаттарын (мысалы, T700-ден T800-ге дейін) байланыстыруға мүмкіндік береді. Бұл қиын сату және айналдыру өте қиын, бірақ олардың ойнайтын рөлін бағаламау керек.’
Гиганттың Дэвид Уорд оны қысқаша түсіндіреді: «Шайырлар тек желім. Олар сексуалды емес.'
Сәттің қызуы
Велосипед өндірушілерінің көпшілігі жүктілікке дейінгі көміртекті пайдаланатынын ескере отырып, олардың таңдауы жақтаудың өнімділігіне әсер ету үшін шайырды пайдалану тұрғысынан шектеулі. Бірақ бұл адамдарға жаңа бағыттарды іздеуге немесе шайыр мен жүктілікке дейінгі компанияларды әртүрлі өнімдер шығаруға итермелеуге кедергі келтірмейді.
Демпси: «Біз серіктестерге бөлме температурасында өшпейтін шайыр шығару үшін жұмыс істеп жатырмыз. Дизайнды шектейтін факторлардың бірі - сіз салқындатқыштан алдын ала жүкті алғаннан кейін, ол ауада қатая бастайды. Ол қатайтатын пештің сыртында ешқашан қатты күйіп кетпейді, бірақ ол «өшеді». Бізге анағұрлым күрделі төсеу процесін қолдануға және біздің қабаттық кітапты [глоссарийді қараңыз, сол жақта] өзіміз қалаған деңгейге дейін дамытуға мүмкіндік беретін жүктілікке дейінгі кезең соңғы нәтижеден әлдеқайда көп алуға мүмкіндік береді. Бұл біз үшін тамаша болар еді.’
Шайырлар үлкен рөл атқаратын саланың бірі - көміртекті дөңгелек өндірісі. Мұнда шайырлар доңғалақтың құрылымдық тұтастығы мен қаттылығының ғана емес, тежеу өнімділігінің де кілті болып табылады.
Lightweight компаниясының қызметкері Лещик былай дейді: «Шайырдың ең әлсіз жері - оның температуралық әрекеті. Көптеген шайырларда 150°C жоғары температурада ақаулар бар. Соңғы 10 жылда біз шайырларымыздың температураға төзімділігін үш есе арттырдық.’
Әр дерлік велосипедші көміртекті доңғалақтың жылу жиналуына байланысты ұзақ түсу кезінде істен шығуы туралы қорқынышты оқиғаны естіген болар, бірақ тежегіш тақтасы жиекпен кездескен кезде не болады? Лещик былай дейді: «Трибология - салыстырмалы қозғалыстағы өзара әрекеттесетін беттер туралы ғылым және инженерия. Ол үйкеліс, майлау және тозу принциптерін зерттеу мен қолдануды қамтиды. Ылғалды немесе құрғақ жағдайда резеңке тежегіш жастықшалары бар CFRP жиегінде тежеу осындай трибологиялық жүйелердің бірі болып табылады. Бұл жүйені жақсы тежеу өнімділігі үшін оңтайландыру жоғары температураға төзімді шайырларсыз мүмкін емес.’
Жақтау өнімділігі сияқты, бұл шайырлардағы ыстыққа төзімділікті және бағаны арттыратын қоспалар. Осындай қоспалардың бірі керамикалық кремний диоксиді болып табылады. Aprire доңғалақ жасамаса да, Демпси процесті түсінеді: «Шайырлар көміртекті шеңбердің құрылымында үлкен айырмашылықты жасайды. Мысалы, кремнеземді қосу құрылымның денесінен айтарлықтай жылу мөлшерін алып тастайды және ауа ағынының жиекті стандартты CFRP жиегімен салыстырғанда әлдеқайда жақсы салқындатуға мүмкіндік береді. Мыс керемет қоспа болар еді, өйткені оның үлкен көлемдегі жылуды алу мүмкіндігі бар, бірақ ылғал кез келген микрожарықтар арқылы енсе, күкірттің шайырға сіңіп кетуі мүмкін. Бұл дерлік белгілі бір деламинацияға әкеледі. Жылу қабылдағыштар – шайыр ішіндегі торлар – үлкен әлеуетке ие. Бұл технология болуы мүмкін.’
Lightweight компаниясының Лещикі де шайырдың әзірлемелеріне үлкен сеніммен қарайды: «Біз шеңберді тежейтін жиектерді оңтайландыруды қарастырудамыз. Ақылды шайырлар арқылы біз шабандозға бір грамм артық салмақсыз дискілер сияқты тежегіш өнімділігін бере алатынымызға сенімдіміз.’
Ащы шындық
Шайырдың велосипед жасау процесінің жасырын кейіпкері екені анық. Бұл көміртекті талшық өнімдерінің қаттылығына, беріктігіне, салмағына, қауіпсіздігіне және бағасына әсер етуі мүмкін, сондықтан өндірушілердің жабысқақ заттарының кереметтері туралы лирикалық балауыз жасай бастайды деп күтуге болады ма? Мүмкін жоқ, өйткені бұл әлі де күрделі жүйенің бір бөлігі ғана. Сапалы шайыр сапасыз көміртекті талшықты немесе шабытсыз құрылыс техникасын толтыра алмайды. Жеңіл салмақтағы Лещик айтқандай: «Әр уақытта бірдей: әдемі тортты пісіру үшін дұрыс пропорцияда, жақсы дайындалған дұрыс ингредиенттер қажет.'
Көміртекті жаргон: Мұның бәрі нені білдіреді?
