Что-то давненько на канале ничего не было про материаловедение, а как же без него обойтись, если это одна из главных тем, с которых я начинал свой проект. Давайте побеседуем про композиты, да не просто так, а применительно к реальности.
Напомню, что композитные материалы - это специально изготовленные системы, которые разрабатываются для определенных целей. У таких материалов есть интересная специфика - они отлично работают по назначению и порой превосходят по показатели "естественных" материалов, но если вдруг что-то пойдет не так, то все достоинства могут быть перекрыты недостатками.
В качестве примера отлично подходят карбоновые велосипедные рамы и велосипеды на их базе. На эту тему очень много различных споров и порой всё сводится к формулировке - "продавцы обманывают вас, чтобы втюхать дорогущую раму", но нет. Это совсем не так. Потому проблема и интересна с технической точки зрения. Никто никого не обманывает, просто карбоновая рама предполагает определенный режим использования, который нельзя нарушать.
Карбоновые велосипеды весят меньше алюминиевых, жёстче стальных, и внешне кажутся машиной из будущего. Но у этого сияющего титула чемпиона есть одна пугающая тень: падения для карбоновой рамы могут быть фатальными. Не «повредить лак» или «погнуть», а именно уничтожить - иногда незаметно, иногда - с хрустом. Почему так происходит?
Карбон, или углеволокно - материал с очень высокой прочностью на растяжение. Он отлично справляется с нагрузками вдоль волокон, из которых состоит. Но вот удар, особенно поперечный или по касательной, может вызвать локальные разрушения, которые не всегда видны снаружи. Сказывается анизотропия свойств.
Сталь или алюминий при ударе могут погнуться, но сохранят структуру. Карбон же хрупкий. Он не мнётся, а расслаивается, трескается и разрушается внутри.
Карбоновая рама - это слоёный «пирог» из композитных волокон, пропитанных эпоксидной смолой. При падении волокна могут остаться на месте, но смола между ними трескается. Один из самых опасных видов повреждений - когда слои карбона начинают отслаиваться друг от друга. Это разрушение не видно снаружи, но в один момент может привести к полному разрушению рамы на ходу. Получается, что высокая прочность демонстрируется системой только в том направлении, как система спланирована. В другом направлении свойства напоминают пластмассовый стакан. Хороший, но всё-таки непрочный. И получается интересная петрушка... Основные свойств достигаются посредством нитей углеродного волокна, которые работают на растяжение или сжатие. Нити запечатаны в специальный пластик или смолу, а когда смола повреждается, рама превращается в моток веревки. Пока веревка была упорядочена посредством смолы, всё работало. Как только система потеряла стабильность, свойства пропадают.
Так а зачем же нужен такой ужасный материал? А затем, что он не ужасный, если пользоваться им правильно.
Карбон сделали не для падений, а для эффективного распределения нагрузок в строго заданных направлениях. Он идеален для создания «монококовых» структур, где каждый слой ориентирован по определённой оси усилия: вверх-вниз, назад-вперёд, диагонально. Всё рассчитано. Но если вы внезапно падаете вбок на бордюр, создаётся нагрузка, которой в проекте просто не было. И карбон на неё никак не рассчитан.
Можно сказать, что карбоновая рама как гоночная машина Формулы-1: потрясающе быстрая, но врезаться в стену ей строго противопоказано.
Многие велосипедисты продолжают кататься после падения, даже не подозревая, что внутри трубы началось разрушение. Иногда рама ломается уже позже, на ровной дороге, без видимой причины.
На форумах, в мастерских и даже в судмедэкспертизе (да, и такое бывает) описываются случаи, когда рама разрушалась внезапно - при педалировании, при езде по неровной поверхности, или при резком торможении. Всё из-за незаметного дефекта, появившегося неделями раньше при незначительном падении.
Покупая карбоновый велосипед, вы входите в этакий элитный клуб. Но плата за это - строгая дисциплина. С ним нельзя падать, нельзя ронять, нельзя бросать.
Если вы новичок или любите кататься по пересечённой местности, возможно, стоит остановиться на алюминии или титане. А если всё же выбрали карбон - относитесь к нему, как к стеклянному стакану.
И, скорее всего, сейчас кто-то напишет в комментариях - вот, я катаюсь на карбоне уже пятый год и много раз падал... И всё хорошо... Что же, друзья мои. Мы говорим про специфику конструкции материала. На практике скорее всего вы и не попадёте в такую ситуацию, когда карбоновая рама повредится при падении. Это должно "произойти неудачно". Поэтому, одно, два, три, десять падений велосипед может прекрасно пережить. И, конечно же, хороший карбон нельзя сравнивать с хрустальной вазой. Но принцип устройства этого материала полезно знать и каждый раз держать ухо в остро и быть внимательным к повреждениям после падений.
Ну, и конечно для тех, кто обычно всё сводит к простой логике: "Ага, значит карбон г... " отдельно отмечу, что нужно понимать ЧТО и для чего вы приобретаете. Карбоновая рама отличная и обладает высокой надежностью при её правильном использовании. Всё-таки это профессиональная техника.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться._______________________________
Свежие комментарии