どのように炭素繊維フレームを作りますか。

私たちが言っている炭素繊維は実際には炭素を主材料とする複合材料であり、炭素繊維複合材料は自転車のフレーム、リム、炭素棒の中の唯一の材料ではありません。これは、炭素繊維の超高剛性がこのプロセスの前提条件であるためである。材料が100%炭素繊維複合材料である場合、それは非常に脆弱であり、繊維方向に引き裂かれる傾向がある。その剛性を発揮するために、炭素繊維（布）は成形前にエポキシ樹脂に浸漬され、複合材料を形成する。自転車の炭素繊維部品はすべてこのような加工工程で加工されている。樹脂は炭素布形成において重要な役割を果たし、炭素繊維を一緒に保持し、靭性と耐久性を高める。樹脂に浸漬して可塑化した炭素繊維は、衝撃に遭遇すると衝撃や振動を吸収し、変形して破断することなく変形する可能性があり、自転車材料に必要な完璧な性能を達成します。

炭素繊維は非常に不思議な材料であり、その剛性は金属とは全く異なる。炭素繊維製品の剛性はより制御しやすく、剛性特性は一方向に現れることができる。フレームモデルを作成する前に、炭素繊維布の種類、強度、繊維方向、密着度。配向はフレーム全体の性能を制御する手段であるため、炭素繊維複合材料がどのように直線に調整されたり、金型に置かれたりするかによってその剛性を調整することができ、これを異方性と呼ぶ。逆に、金属は等方的であり、材料の任意の軸に同じ強度と剛性特性を示している。金属より優れているほか、私たちがよく知っている他の材料よりも軽いという利点もあります。

炭素繊維加工技術の反復と進歩に伴い、フレームエンジニアは炭素繊維異方性を利用して、ソフトウェアプログラムを通じて炭素布の強度等級、含浸材料の量、炭素繊維株の形状、サイズと方向、および焼成時間を調整し、組み合わせた。炭素フレームまたは炭素ホイールの性能を制御するために使用されます。このようにして、炭素繊維フレームは無限の軽量化と幾何学的強度の究極のバランスに達し、したがって炭素繊維アセンブリは無限の加工空間を有する。しかし、高級炭素布の価格は依然として高く、これらの洗練された設計とプログラム、そして必要な労力も非常に高価である。これらは炭素繊維自転車の神秘感を増している。

炭素繊維フレームの製造方法

炭素繊維部品は一体式ベーキングと鋳造成形を採用し、接合と接着成形も採用した。2つの成形方法にはそれぞれ長所と短所がありますが、総じて言えば、集積炭素繊維フレームは製品の性能に有利であり、難易度も高いです。国内自動車企業の炭素繊維技術、設計、技術の全面的なフォローアップに伴い、炭素繊維自動車市場は業界内で期待に満ちている。山東省瑞宝の炭素繊維生産ラインの流れを利用して、炭素布がどのようにして高性能フレームに転化しているかを見てみましょう。

▲全炭素フレームはDHの最高強度要件に完全に適合し、5 kgの総重量はアルミフレームより半分軽い。

製造ステップ

第一歩：まず、糸を編み、炭素糸を各種規格の炭素繊維複合材料にする。糸を編む過程は織布に似ており、すなわち炭素糸は技術基準に従って機械的に編み込まれて様々な炭素布原料になる。その後、炭素布を対応する樹脂溶液に浸漬し、乾燥して成形して炭素布を固定した。興味深いことに、炭素糸の変形を防ぐために冷凍庫に保管することがある。

▲炭素糸、すなわち炭素布の胚布を編む。

ステップ2：炭素糸を科学的に切断し、炭素布ごとに詳細にマーキングする。各炭素繊維フレームは数百種類の異なる炭素布で作られている。大きなカーボンクロスは、操作しやすい小さな塊に粗くカットされます。フォーム1つのフレームは、500以上の個別の炭素布コラージュから構成されています。各モデルには特定のタイプの炭素繊維布が必要であり、同じ金型を使用しても炭素繊維布の数は異なります。

▲ カーボンクロスを切断し、各部を貼り合わせるために使用します。

ステップ3：再びコイル材であり、切断された炭素繊維プリプレグを特定の順序と角度で芯材に敷設し、最初にフレームの形状を持たせ、次の硬化、すなわち瑞宝工場の巻取り操作を待つ。これは閉鎖されたクリーン工場で行われ、環境要求は非常に厳しい。いくつかの商業秘密と技術特許に関連しているため、ここでは複雑なプロセスのほんの一部しか見えない。

▲樹脂含浸炭素糸を芯材に接着する。

ステップ4：成形段階に入り、圧延製品を成形型に入れ、高温で押し出す。炭素繊維金型も技術とコスト集中の一環である。金型とフレームが同じ熱膨張率を持つことを確保しなければならない。これはフレームの精度を確保するために非常に重要であり、特に自転車の製造精度がますます要求される今日において。

▲コイル材料を金型に入れて高温ダイカストした後。

ステップ5：全体的に成形できない部品には、特殊な糊で部品を接着し、高温ベーキングにより完全な全体に固定する必要があります。このとき、接着されたフレームは特殊な炭素繊維クランプに挟まれ、硬化炉に送られて硬化する。硬化プロセスが完了したら、フレームを硬化炉から取り出し、治具から取り出すことができる。

▲接着とベイク処理により部品を硬化させ、完全な形状を形成します。

ステップ6：最後に、手作業で磨き、リフォーム、穴あけなどを行い、磨きと手入れをした後、フレームは最後の塗装とアップリケを行う準備ができ、塗装をする前に湿式転移アップリケを行う。そして、美しくて強力な炭素繊維フレームが完成します。

▲炭素枠ドリル工場。

▲最終塗装とラベル貼付プログラム。

▲1000倍に拡大したT 800級炭素材料の構造。