Şimdiye kadar diğer cevaplardan biraz daha ileri gitmeye çalışayım. Bunu iyi açıklayabilme yeteneğim, mühendis olmadığımla sınırlı olabilir. Herhangi bir düzeltmeyi memnuniyetle karşılarım.
Yorgunluğa bağlı yaşam süreleri
Bu bölüm, yorgunluk ile ilişkili olarak çerçeve ömrünü, yani çarpışma veya hasar olmadan tekrarlanan normal kullanımdan sonra detaylandırır. Geleneksel bilgelik, çelik ve titanyumun en dayanıklı çerçeve malzemeleri olduğudur, örneğin ilgili bir soruya [bu cevap] 1 . Bu, bazı ambalajların açılmasını gerektirir. Birçok malzeme tekrarlı yüklemelerden sonra yorgunluk yaşar (örn. Pedal darbeleri). Şimdi bu parçada Wikipedia'yı alıntılayalım:
Malzeme biliminde yorgunluk, aşamalı ve bölgesel yapısal hasara ve çatlakların büyümesine yol açan döngüsel yüklemeden kaynaklanan bir malzemenin zayıflamasıdır. Bir çatlak başladıktan sonra, her yükleme döngüsü çatlağı az miktarda büyütecek ve tipik olarak kırık yüzeyinin bazı kısımlarında çizgiler oluşturacaktır. Çatlak, çatlaktaki stres yoğunluğu faktörü malzemenin kırılma tokluğunu aştığında, hızlı yayılma ve tipik olarak yapının tam kırılması üretildiğinde kritik bir boyuta ulaşana kadar büyümeye devam edecektir.
Ancak çelik ve titanyumun yorulma sınırı vardır . Yani, belirli bir kritik miktarın altındaki herhangi bir yükleme hiç yorgunluğa neden olmaz. Bununla birlikte, her malzeme için kritik miktarın ne olduğundan emin değilim ve ne tür etkilerin onu aşacağından emin değilim (örneğin, birçok araç etkisinin her iki metal için bu sınırı aştığından şüpheleniyorum). Alüminyumun ( Lennard Zinn'e bağlantı ) yorulma sınırı yoktur. Herhangi bir miktarda yük metali zayıflatır ve sonunda yorgunluk ve çatlama olur.
Ancak, uçakları alüminyumdan ürettiklerini ve uçakların onlarca yıl hizmette olabileceğini hatırlayın. Bu nedenle, inşaat kalitesine bağlı olarak, alüminyum çerçevelerin çok uzun ömürlü olmasını bekleyebiliriz. Gerçekten de, Sheldon Brown sitesi , Tour Magazine (Almanca'dan Damon Rinard tarafından çevrilmiş) tarafından yapılan 12 çerçeveli 1997 testine bir bağlantıya sahiptir. Test, 4 alüminyum çerçeve (örn. Cannondale CAAD 3), 4 çelik çerçeve (örn. Gerilmiş De Rosa SLX, kaynaklı Fondriest), biraz karbon (örn. Trek OCLV monokok, alüminyum pabuçlarda karbon tüplü Zaman Sarmalı) ve biraz titanyum (örn. Merlin Takım Yolu).
Bunların hepsi yüksek kaliteli çerçevelerdi ve hafif, ince borulara eğilmiş olabilirler. Bununla birlikte, bir karbon ve iki alüminyum çerçeve (Trek OCLV, CAAD3 ve Principia RSL) testin sonuna geldi, ancak seçilen çelik çerçevelerin hiçbiri bunu yapmadı. Bu nedenle, alüminyumun teorik bir sınırı olabilir, ancak amatör bisikletçilerin pratikte bunu aşması zor olabilir.
Kariyerinde daha önce karbon fiber ve yorgunluk hakkında ne duyduğumdan emin değilim. Karbon fiber aslında yorgunluğa çok duyarlı olmayabilir. Gelen bu Cyclingtips yazıda , birkaç bisiklet kompozitler mühendisleri yukarıda tartışılan anlamda değil yorgunluk yapar söylüyorlar. Karbon fiber çerçeveler kullanım ömrünü uzatabilir ve hasarı engelleyebilir. Havacılık endüstrisi giderek karbon parçalarına yöneliyor ve karbon kırılgan olsaydı yine böyle yapmayacaklardı. Uçaklar çok on yıl hizmet ömrüne sahip olmalıdır çünkü çok pahalıdırlar.
Üretim süreçleri
Yine, bir malzeme mühendisi değilim, ancak 1997 testindeki çerçevelerin çoğu eklemlerde, örneğin pabuçlarda veya kaynak bölgelerinde başarısız oldu. Titanyum için kaynaklar atıl bir gaz altında yapılmalıdır. Kaynağa herhangi bir oksijen veya azot girerse, malzemeyi kırılgan hale getirebilir ve bu çatlar . Çelik ve alüminyum için kimyasal sorunların ne olduğundan emin değilim, ancak kaynaklardaki kirlenmenin de mümkün olduğundan şüpheleniyorum. Zinn'den tekrar alıntı:
Çelik veya titanyum çerçeveniz olsaydı, bazı yorgunluk arızası hakkında böyle bir tahmin yapamıyordum. Çünkü çerçevenin tasarımcısı, gerilme mukavemeti ve boyutları (duvar kalınlığı, çapı ve şekli) sürüş sırasında görülen gerilimlerin hiçbir zaman - yani ısıdaki gerilme mukavemetinin yüzde 40'ını - aşmayacak şekilde çelik veya titanyum tüpleri seçerse etkilenen (yani kaynak) bölgeler - daha sonra çerçeve bir çarpışma olmadığında süresiz olarak devam eder. Tabii ki, çentikler veya ezikler veya zayıf kaynaklar (veya çelik, pas durumunda) bu sınırı düşürür (ve gerilme mukavemetini düşürür) ve daha düşük bir stres veya daha düşük devir sayısında yorulma arızasına neden olur.
Zinn ayrıca çelik veya titanyumdaki ısıdan etkilenen bölgeleri de ifade eder. Bunun kaynak sırasındaki yoğun ısı nedeniyle, çerçevenin ısıdan etkilenen bölgelerde daha zayıf olduğu anlamına geldiğine inanıyorum. Gümüş lehimleme veya pabuçların kaynaklı çeliğe potansiyel bir alternatif olmasının bir nedeni olduğunu düşünüyorum, çünkü bu işlemler daha düşük bir sıcaklıkta yapılır. Bununla birlikte, Tur testi, çekilmiş çeliğin eklemlerde de kırılabileceğini göstermektedir. Bunun nedeni kulaklardaki kirlenme olabilir. Açıkçası Tur testindeki çerçevelerin neden kırıldığını tam olarak bilmiyoruz, ancak Brown'ın sitesinde başarısızlık tablosunu okumak, birçoğu eklemlerde gibi görünüyordu. Bu bana bunların üretim süreçlerinin başarısızlığı olduğunu düşündürüyor.
Bildiğim kadarıyla, karbon çerçeveler tipik olarak bir kalıp içinde düzenlenmiş önceden oluşturulmuş karbon levhalardan yapılır. Daha sonra reçine eklenir ve çerçeveleri pişirir. Genellikle ön ve arka üçgenlerin ayrı ayrı yapıldığını, sonra birbirine bağlandığını düşünüyorum. Karbon çerçevelerin ısıl işlemden farklı sorunları olabilir. Raoul Luescher bir Youtube kanalı varDeğerlendirme için kendisine gönderilen çökmüş karbon çerçevelerini kesti. Sıklıkla karbonda boşluklar (yani delikler) bulur. Eski bir havacılık mühendisi. Bunların sorun olduğunu gösteriyor, ancak ayrıntılı bir açıklama gördüğümden emin değilim. Boşlukların metal çerçevelerdeki küçük çatlaklarla aynı şekilde hareket edebileceğinden ve tekrarlanan yüklerin boşluğun zamanla yayılmasına (yani genişlemesine) neden olabileceğinden ve nihayetinde yorgunluk arızası olarak algılayabileceğimize yol açabileceğinden şüphelenirim.
Ayrıca, karbon fiber aslında birçok ince ve çok güçlü fiberden yapılır. Yeni bir grup karbon çatal arızaları ile ilgili bir podcast'te , bazı çatalların kabloların alandan geçmesine yardımcı olmak için yönlendiricide oldukça kare köşelerle tasarlandığını söyledi. Keskin kıvrımların karbon için çok stresli olduğunu ve bunun daha sonra bir başarısızlık noktası olabileceğini bildirdi. Dahili kablo yönlendirmesi için delikli gidonları (elektronik aktarma organları için) tartıştığı bir Youtube videosuna (bağlantıyı bulamıyorum) hatırlıyorum ve karbonun da yük alması durumunda bu deliklerin bir hata noktası olabileceğini söyledi. Temel olarak, üretim kusurlarını kendiniz düşünmeyin, bazı tasarım seçenekleri bisiklet şirketi mühendislerinin karbon fiberden beklemediği arıza noktaları oluşturabilir.
Hasar
Alıntılanan Zinn pasajına geri dönersek, çentikler malzeme özelliklerine rağmen çelik veya titanyum çerçevelerde bir başlangıç başarısızlık noktası olabilir. Açıkçası, alüminyum çerçeveler üzerinde aynı etkiye sahip olacaklardı. Birçoğumuz karbon fiberin kırılgan olduğu ve muhtemelen darbe hasarına karşı bilinen direnç eksikliğinden kaynaklandığını düşünüyoruz. Böylece, çerçevenize nispeten küçük darbelerden bile zarar verebilirsiniz. Bu acil bir arızaya neden olmayabilir, ancak sonunda çerçevenin başarısız olmasına neden olabilir. Çelik de paslanabilir. Ancak, karbon çerçevelerin tuzdan da paslanabileceğine inanıyorum. Boyanmamış alüminyum da olabilir.
TL; tüketiciler için DR
Üretim süreci hataları ve hasarları muhtemelen çerçevenizin yaşamı için en büyük tehdittir. Bahse girerim, tüm çerçeveler bu sorunlardan dolayı risk altındadır.
Herhangi bir karbon çerçeveyi ve çok hafif borudan yapılmış herhangi bir çerçeveyi kullanırken özellikle dikkatli olun. İnternet forumları arasında sıkça karşılaştığım geleneksel bilgelik, bu nedenle kullanılan herhangi bir karbondan şüpheci olmaktır. Tüketiciler, söz konusu malzemenin performans sınırlarını zorlayan çerçevelere, örneğin ultra hafif tüplü çerçevelere şüpheci davranmak isteyebilirler. Tüketiciler, ömür boyu garantili üreticilere karşı seçimlerini saptırmak isteyebilir, ancak bu, ömür boyu hayatta kalan üreticiye ve yeterli kayıt tutmanıza bağlıdır.
Teorik olarak, tüketiciler çerçeve kusurları için itibara sahip üreticilerden kaçınabilirler. Sorun şu ki, anekdotlar toplamak dışında bunu nasıl değerlendireceğinizden emin değilim.