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碳纤维车架凭啥卖到五位数深度扒皮碳纤维的各类谣言

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终于有一家厂商决定不再传统下去,美国单车厂商Allied Cycle Works联合碳修复专家Raoul Luescher互助撰写了一篇可能是有史以来最详细的碳纤维车架揭秘文章,发布在澳洲自行车媒体Cyclingtips的网站上。

什么是碳纤维?

碳纤维是一种聚合物,准确的说,是经由多种加热步骤而定型为丝线状的碳原子。
这些长丝每根直径约5-10微米,比一样平常人发细10-20倍。

碳纤维细丝看起来就像人的头发

这些单丝聚拢在一起形成丝束,就像将几股线搓成一根绳子那样,一起事情的碳纤维,拥有了人们印象中的特质——轻巧、坚固。

1谣言一:模量越高越好吗?

首先我们要知道什么是模量?模量是指单根碳丝束利用的细丝数量。
模量,就成了碳纤维的最常见的度量标准。
例如,具有3,000根长丝的碳丝束常日被命名为3K,6000丝是6K,依此类推。
模量并非越高越好,由于较高的模量意味着较高的脆性。

关键一点,至少在自行车行业内,暂时还没有一个统一的衡量标准来规定多少模量属于高模量,这就导致了描述模量的非标准化,(这更像是品牌忽悠发卖者的一种策略):一个品牌声称的“超高模量”材料实际上可能比另一个品牌的“低模量”碳更“软”。

和纯挚的模量高低比较,这些不同刚度的碳是如何运用、运用在车架的哪些部位是更主要的事情,最好的车架都会采取多种模量的碳来制造不同位置。

2谣言二:碳纤维是衡量车架好坏的唯一标准?

首先,没有树脂的碳丝一无是处

碳丝束在加入环氧树脂前,还是很软,险些毫无用途。
必须向碳纤维中添加树脂将其转变为复合股料,更准确的工程术语叫,碳纤维增强聚合物(CFRP)。

比较轻巧的碳纤维,树脂相对笨重。
厂商在生产这类复合股料时,都希望尽可能少利用树脂来固定碳纤维。

图片中的碳纤维管材都利用了一种叫Innegra的增强材料

为了领悟碳纤维和树脂,大多数车架厂商会将碳纤维布预浸渍在未固化的树脂中,并冷冻储存。
这样做有助于确保树脂覆盖每一个碳丝束的缝隙。

碳布的编织法决定车架的强度

厂商在体例碳布时,有两种办法。

一种是单向编织法,所有的纤维都在一个平行的方向上运行。
这种办法的优点是,在一个方向上供应了最大的强度和刚度,缺陷是,其正交方向上的强度和刚度都很弱,五通、头管、有线管钻孔的地方都会选用单向编织的碳布。

另一种办法是交叉编织法,丝束可以以各种角度编织在一起,常日以十字交叉的办法编织在一起,使得材料可以在多个方向上同样强壮。

其他成分

车架设计师须要权衡广泛的参数,如刚度与脆性,重量与耐久性,耐冲击性,当然还有本钱,确保能在最得当的部位利用最得当的碳纤维类型。

一样平常来说,碳车架的设计可能性是无限的,如果做得好,碳车架的寿命险些是无限的。

3谣言三:自行车品牌每年都推出新得自行车型号合理吗?

持续的改进 > 大幅的创新

理论上每年都推出新的碳架自行车型号是不合理的,由于设计一个碳纤维车架是个困难、缓慢而繁芜的过程。
无论是材料、受力还是外不雅观,这些过程都很缓慢,不同的品牌之间差异也非常巨大。

常日情形下,每隔几年你才会看到一个品牌通过迭代和渐进式的改进来更新现有的模型,而不是重新设计已经相称精细的产品。

Luescher阐明说,碳纤维车架的进步大部分归结为更精益的过程掌握。

高昂的韶光本钱

有限元剖析(FEA)能对车架进行虚拟测试。
这个测试过程常日须要一年的韶光。

由于实物建模很贵的,一个部件的模具就要十几万到几十万公民币不等,以是电脑建模在这些年景了主流。

碳架是如何炼成的

单体法(Monocoque Manufacturing),是目前业界最常用的碳架制作法,有点像我们常说的一体成型。
在自行车家当里,真正的一体成型很少见,大多数都是先合成出自行车的前三角(上管、立管、下管),再将后上叉和后下叉与前三角粘结在一起,这也是Allied利用的技能。

单体法的第一步是预生产像头管这种繁芜的构件。
而为了完成它,大片预浸碳版要被切割成单个的块。

设计师根据电脑图纸为繁芜部件制作不同的预生产片。

像尾勾这种部件,也须要进行预生产。

当设计师们完成那些预生产部件的切片后,他们就会打印出来,铺在机床上的碳纤维板上。

一台公路车架常日会利用了326块独立的预浸碳块,而单独前叉上还需其余再加170块,以是碳纤维车更像是一辆“拼”起来的车。

机床会根据设计的几何构型进行切割。

切割完成后,预生产片会被放入单独的模具中。
例如头管,就要先利用单独的模具进行预生产,然后将部件移入主模具。

小的构件完成预生产后,才会轮到前叉和车架。
专用的模具将会对碳纤维步进行内外冲压,固化成我们熟习的样子。

现在车架的雏形涌现了,下一步是打磨和上漆。

在每一个类似后上叉和后下叉的连接处,厂商一样平常预留一个0.5毫米的凹陷,这让构造更加坚固,同时漆面更加平滑。

喷漆是一个更加费时费力的过程,好看的漆面绝不会是5、6层那么少。

在自行车工厂的喷涂车间里,颜色险些是无限多的,如果你还记得崔克总部有多少根颜色互异的车架的话

4谣言三:碳纤维车架本钱虚高?

韶光本钱

抛开碳纤维本身的本钱价格,

理论上,一条美国海内生产线按照顺序完成上述工艺后须要24小时的劳动。
实际生产中,常日是这个韶光的2-3倍。

高昂的模具本钱另人望而生畏

每个车架在设计都须要创建特定的模具,不同尺寸的车架也须要一套自己的模具。
考虑到一些厂商为每种尺寸供应12种尺寸,乃至是多种几何尺寸,可以说个中模具的成本相当恐怖了。

以是就算是Giant或Specialized这样喜好推陈出新的领头羊企业,也只能是2、3年才推出一款新碳纤维车架。

有了这样的模具本钱,当没有生产数量来平衡本钱时,较小的品牌和厂商都会选择开源的车架,这也是公模车架频年夜品牌车架便宜那么多的最紧张缘故原由。

精密的质量掌握、测试

每一个成型零件在进行粘接之前都会进行全面的视觉检讨。
粘结后,检讨车架是否对齐。
进入涂漆过程之前检讨表面质量,末了在完成涂漆之后检讨涂装是否完成,然后再进行装置。
还要对车架和前叉进行了10%的刚度测试随机抽样。

只管ISO认证在这个领域确实存在一些行业标准,但是大多数紧张品牌都会进行额外的测试。
除了频繁的视觉检讨之外,还要单独称量各个部件和子组件,以确保每个部件都有适量的树脂注入。
有时原材料也被跟踪。

德国的Canyon乃至用X光机检讨前叉和车架。

总体来说设计、生产、制作一个碳车架是一个耗时费力的过程。

以是一个碳架卖到五位数还真不是忽悠!

多年来,从消费者的体感而言,碳纤维车架并没有太大变革。
然而,站在行业角度, 对付这么一种既要安全、合规、坚固,又须要极致的轻盈的材料而言,正应了那句老话,细节决定成败。

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