Рамы Orbea из углепластика (карбона)
Жесткие, прочные и легкие – вот основные качества карбоновых рам Orbea, и именно для достижения таких свойств компания использует в изготовлении рам этот материал.
Однако одно дело просто принять решение производить рамы из карбона, и совсем другое – научиться создавать действительно классные современные рамы, обладающие наилучшими характеристиками. Orbea с большим вниманием и заботой подходит к каждому этапу производства рам - подготовке компонентов, формовке, температурным режимам и давлению при обработке деталей, соединению отдельных частей рамы в единое целое.
Углепластиковые рамы Orbea имеют полумонококовую конструкцию, при которой рама состоит из двух частей – основной (передний) треугольник и задние перья – произведенных по одинаковой технологии, но отдельно друг от друга. В последствии, и на одном из этапов производства рамы эти части соединяются. Выбор именно такого способа обусловлен тем, что производство рам по монококовой технологии (в виде одной неделимой части) связано с целым рядом трудностей и недостатков: для создания таких рам нужны более сложные и дорогие формы; создание каждой рамы занимает больше времени; вырастает себестоимость производства и, как следствие, конечная стоимость рам.
Для создания частей рамы используются специальные стальные шаблонные пресс-формы (матрицы) - их изготовление является довольно сложной и трудоемкой задачей, выполняется по заказу на специализированном металлообрабатывающем оборудовании с ЧПУ и занимает обычно 8-10 недель.
В такую стальную матрицу, имеющую, к примеру, форму переднего треугольника рамы, выкладывается углеволоконная ткань. При этом с учетом достижения желаемых характеристик рамы подбирается нужное количество слоев ткани. Форма матрицы определяет будущую форму рамы, а материал матрицы обеспечивает гладкость ее внешней поверхности. Внутрь пресс-формы помещается наполняемая воздухом эластичная камера, в которой создается давление 10-12 атм., распирающее будущие стенки рамы изнутри. Это исключает образование неровностей и каверн на поверхности стенок рамы и гарантирует то, что форма получившейся рамы будет полностью соответствовать шаблонной. И самое важное – при этом вытесняется весь воздух, который может остаться в виде пузырьков между слоями углеткани. Чем менее пористым получится материал, тем идеальней будет его структура и, как следствие, рама будет обладать лучшими характеристиками. Выбор правильного давления и температурного режима является ключевым моментом и гарантией качества рам в производстве компании Orbea.
Выбор смолы и температурного режима.
В качестве связующего вещества применяется смола – она пропитывает слои углепластиковой ткани, скрепляет их между собой и полимеризуясь после специальной термической обработки превращает их в единое целое. В зависимости от типа используемой смолы температура обработки может значительно варьироваться. В производстве рам Orbea используется эпоксидная смола, для полимеризации которой необходимо 15 минут при температуре 150° C под давлением примерно 9 атм.
Высокая температура вызывает в эпоксидной смоле серию сложных химических реакций, в результате которых она затвердевает и связывает пропитанную собой углеткань. Наряду с температурой для этого процесса важным также является контроль и поддержание определенного давления. При слишком высоком давлении смола может просто выдавиться, а при недостаточном -
связать разные участки с различной прочностью, что в итоге может привести к поломке рамы.
После термообработки и затвердевания смолы пресс-форма с находящейся внутри деталью рамы охлаждается и получается готовая к сборке часть рамы – передний треугольник. Аналогичным
образом производится другая часть рамы – задние перья. На следующем этапе они соединяются друг с другом при помощи специального эпоксидного клея, очень часто используемого а авиа-космической промышленности.
Почему все-таки одной деталью?
Как было описано выше, за исключением этапа соединения переднего треугольника и задних перьев, можно сказать, что рамы Orbea производятся в виде единой детали – это наиболее приемлемое и оправданное решение, как для покупателей, так и для производителя.
Отказ от изготовления рамы из большого количества деталей и, как следствие, множества ненужных соединений между ними дает одни лишь преимущества. Это обеспечивает как прекрасный эстетический эффект (отсутствие швов и видимых стыков, более качественная покраска, большие возможности для дизайна), так и важные функциональные характеристики (лучшее распределение внутренних напряжений, рамы получаются легче и прочнее).
Почему именно карбон?
Есть несколько причин, по которым компания Orbea сделала ставку на углепластик в производстве своих рам. Самая главная из них – этот материал сочетает в себе высокую прочность и жесткость при малом весе. Что же позволяет ему иметь такие характеристики?
Волокна в используемом материале состоят на 90% из атомов углерода, который гораздо легче металлов, но при этом может не уступать им по твердости. По своим характеристикам волокна, используемые Orbea можно сравнить с алмазами, которые благодаря своей кристаллической решетке из атомов углерода, обладают самой высокой среди природных материалов твёрдостью.
Кроме меньшего веса, одним из важных свойств этого материала является также его высокая жесткость.
Orbea проводит много исследований, направленных на повышение эффективности использования углеволокна в своем производстве, все время тестирует свои новые рамы и сравнивает их с предыдущими моделями, а также с карбоновыми рамами конкурентов. Инженеры компании постоянно работают над совершенствованием конструкции рам, и одним из лучших доказательств их успехов является выход на мировой велорынок знаменитой шоссейной рама Orbea Orca.
