تم استخدام ألياف الكربون لأول مرة في صناعة الطيران. بعد مرور الوقت، يتم استخدام ألياف الكربون على نطاق واسع في مختلف الصناعات. في صناعة الدراجات، تعد ألياف الكربون المادة الأساسية المستخدمة في الحافات الكربونية عالية الأداء بسبب نسبة القوة إلى الوزن الاستثنائية، والصلابة، والخصائص الديناميكية الهوائية. فيما يلي تفصيل لكيفية استخدام ألياف الكربون في الحافات الكربونية:
1. أنواع ألياف الكربون المستخدمة
أ. المواد الخام
ألياف الكربون القائمة على مِقلاة:الأكثر شيوعًا (على سبيل المثال، توراي T700/T800/T1000)، والذي يوفر توازنًا بين القوة والقدرة على تحمل التكاليف.
ألياف الكربون القائمة على الملعب:تستخدم في التطبيقات ذات معامل المرونة العالي للغاية (على سبيل المثال، ميتسوبيشي دياليد)، ولكنها أكثر تكلفة.
ب. تنسيقات الألياف
الكربون أحادي الاتجاه (يو دي):تمتد الألياف بشكل متوازي لتحقيق أقصى قدر من الصلابة في المناطق الحاملة للحمل (على سبيل المثال، أسرّة الأسلاك، ومسارات الفرامل).
الكربون المنسوج (ثنائي الأبعاد/ثلاثي الأبعاد):نسج متقاطع (على سبيل المثال، 3K، 12K) لمقاومة الصدمات والصلابة الالتوائية.
رميات هجينة:مدمج مع كيفلر أو الألياف الزجاجية لتحقيق المتانة (شائع في حواف الحصى/الدراجات الجبلية).
2. المكونات الرئيسية لإطار الكربون
أ. الطبقات الهيكلية
الغلاف الخارجي:الكربون المنسوج لمقاومة الصدمات (على سبيل المثال، نسج 3K للتشطيب التجميلي).
الجسم الرئيسي لـ يو دي:ألياف أحادية الاتجاه تتوافق مع شكل الحافة للحصول على صلابة مثالية.
التعزيزات عالية الضغط:
ثقوب المتحدث:طبقات يو دي إضافية أو حشوات من التيتانيوم لمنع التشقق.
خطاف الخرز (إذا كان معقوفًا):أغلفة كربونية إضافية لتأمين الإطار.
مسار الفرامل (حافات الفرامل الحافة):راتينج مقاوم للحرارة + طلاءات سيراميك.
ب. التقنيات الأساسية
تصميم القلب المجوف:تعمل التجاويف الداخلية أو أنوية الرغوة على تقليل الوزن مع الحفاظ على القوة.
شكل حلقي:تعمل الملامح الديناميكية الهوائية (على سبيل المثال، غمازات ABLC من زيب) على تحسين تدفق الهواء.
بدون خطاف مقابل خطاف:تعتمد الحافات الخالية من الخطاف على الجدران الجانبية المعززة بدلاً من الخطافات التقليدية.
3. عملية التصنيع
رمية سهلة:يتم قطع صفائح الكربون وتكديسها في قوالب ذات اتجاهات ألياف دقيقة.
حقن الراتنج:يربط راتنج الإيبوكسي الألياف (الموضوعة يدويًا أو المسبقة التشريب تلقائيًا).
المعالجة: ضغط/درجة حرارة عالية في وعاء الضغط أو الفرن.
مرحلة ما بعد المعالجة:تشغيل الآلات باستخدام الحاسب الآلي لفتحات الأسلاك، ومسارات الفرامل، والتشطيب السطحي.
4. مزايا الأداء
وزن: أخف وزنًا بنسبة 30-50% من الحافات المصنوعة من الألومنيوم (على سبيل المثال، 1200 جرام مقابل 1800 جرام لمجموعة العجلات).
صلابة:صلابة جانبية أعلى لنقل الطاقة بشكل أفضل.
الديناميكا الهوائية:تعمل الملفات الشخصية الأعمق (50 مم+) على تقليل السحب عند السرعات العالية.
متانة:مقاوم للتعب (لا يوجد شقوق تعب مثل تلك الموجودة في المعدن).
5. القيود
يكلف:تعتبر الحافات الكربونية عالية الجودة أغلى من الحافات المصنوعة من الألومنيوم بواقع 2 إلى 5 مرات.
حساسية التأثير:يمكن أن تؤدي الضربات القوية إلى انفصال الطبقات (أقل تسامحًا من المعدن).
إدارة الحرارة:تتطلب حواف الفرامل الكربونية النزول بعناية لتجنب فشل الراتينج.
