碳纖維車架如果斷在裡面,很危險?

沒辦法~~總是有人一直活在石器時代,A380都在用碳纖做機翼和外殼了

還是一堆人在以為碳纖會軟掉風化,真是......
早安~今天提早到班,正好和同好一起討論,先用JAY有限的知識表達看看

ts080 wrote:
的確
如果要跟原子之間的鍵合比的話也是要拿對等大小的分子結構來比
但金屬車架是一路金屬原子鍵合到底
而碳纖車架的話則是碳纖→膠→碳纖→膠
膠料內部的分子鍵結強度要超越一般商用金屬現在已經不是什麼難事
(感謝全世界各地的高分子材料研究所)
但鍵結再怎麼強也還是要黏住其他的材料才能構成一個完整的複合材料
要不然就不叫複合材料了....
層層分工層層錯
大家都一樣就相對的穩定很多.......(恕刪)


金屬車架是管材+焊料+管材+焊料,雖然同是金屬,但是由不同成分之金屬焊接而成
碳纖車架是碳纖+樹脂+碳纖+樹脂,雖是異質結合,但熱固後可視為一體式複材結構

不同材料當然有不同的製程.製造技術和控制參數,所以要用鍵結來討論兩完全不同的材料,會很難聚焦也無法比較.所以JAY認為不同材料,從製造技術及成品表現來看會不會底較容易比較...又不曉得SWOT分析是否適用在金屬車架與碳纖車架的比較,自行車產業有分析過嗎?

從技術層次來看,金屬車架的技術層次較普及(良率高/成本普普),而碳纖車架的技術門檻較高(良率普普/成本高),碳纖產業總會和國防或航太產業畫上等號

以現今技術,碳纖維要發生層間剝離並不容易,只有用在高空可能結凍又常遇激烈晃動的飛行器上還比較有可能,而金屬車架焊道...想必你很清楚,同樣兩者都看製造技術,確實碳纖對製造技術的要求高,所以看兩不同車架的特性表現,視用途各取所需!

ts080 wrote:
我只能說....麻煩你先去了解一下"變形"跟"彈性"的不同
在彈性限度內車架就算被壓成成再畸形的形狀也都會彈回來
不論是什麼材質的車都一樣
何況機台的測試力道甚至不及一些粗壯有力的車手給車的負擔
在騎乘時這樣的動態都是難免,在彈性限度內也都是允許的
你看到的測試叫做疲勞測試....看車子能受承受這樣受力多少次
有些會測到符合國際指定的標準(例如EN)次數證明通過標準(大多都採這樣的方式,比較省時)
但有些比較用心的廠商會直接測到它疲勞到極限然後斷裂
而破壞測試...一次就給他去了
還彈回來勒...沒那個機會
單車是很脆弱的
以機具的力量要一次給他死是再簡單不過的事
差別只在於死的時候是產生永久變形....還是直接斷裂
一般來說金屬製品多半會先抵達降伏點產生永久變形....再施加更多力量才會斷裂
碳纖則傾向直接斷裂....
(所以你有沒有發現很少聽到碳纖的產品在變形的,但像鐵的淑女車卻常有彎掉但還是可以騎這種事)
雖然說不管是何者其實都是有例外
但普遍來說幾乎都是如此


關於疲勞測試,JAY六年前有分享一篇關於車架疲勞測試,現在多以歐盟EN標準為主

關於機台測試的專業內容JAY沒太深入研究,有分強度破壞?還是疲勞破壞就是最大強度?只確定通過一定程度的受壓測試,若車架無異,就是符合規範標準

JAY的理解如下,若以相同重量的碳纖車架和金屬車架,在達到破壞所需之強度,碳纖車架>金屬車架,這是確定的,只是破壞後的結果依材料特性,碳纖是直接斷裂,金屬會先達到降伏變形無法恢復,接著也還是斷裂,這點要先認知清楚!換個方式表達,在金屬車架達到其降伏強度產生永久變形時,還未達碳纖之破壞強度,甚至到達金屬斷裂的破壞強度,也可能還未達到碳纖的破壞強度,程度上是不一樣的!

碳纖是有彈性的脆性材料,高強度碳纖(T系列)可以貼出既舒適有彈性又耐操的車架,高模數碳纖(M系列)能貼出剛硬的車架,若視需求加以撘配,不論彈性?或變形?,都能輕易超越鋁材,要超越鋼材強度早已不是難事,若要比擬鋼管的彈性就看本事了,在車架材料的選擇上,金屬管材的優勢大概在於其延展性及材料取得容易成本低,點型式的集中撞擊,金屬車架耐受較好,可別忘了在整體強度上,碳纖車架所能承受的整體衝擊,大於金屬車架,因此同強度需求下,碳纖車架往往可以用較少的材料取得輕量優勢,這在競賽領域是絕對必要!F1用來保護賽車手的包覆式座艙,是以碳纖維製作.

至於其他的訴求,要耐用要更強又要輕量,只要有市場,也一定不是問題,只是碳纖成品在使用上,有需要注意的地方

PS:附上一參考連結,一般人很難清楚車架測試後的結果,這頁面有前幾年通過EFBe最高標準的雙避震MTB,看看哪幾部是碳纖車架...
http://www.efbe.de/testergebnisse/fulltest/enindex.php?typ=2&sort=4
http://www.xindiancyclist.tw/

jay18 wrote:
金屬車架是管材+焊料+管材+焊料,雖然同是金屬,但是由不同成分之金屬焊接而成
碳纖車架是碳纖+樹脂+碳纖+樹脂,雖是異質結合,但熱固後可視為一體式複材結構

不同材料當然有不同的製程.製造技術和控制參數,所以要用鍵結來討論兩完全不同的材料,會很難聚焦也無法比較.所以JAY認為不同材料,從製造技術及成品表現來看會不會底較容易比較...又不曉得SWOT分析是否適用在金屬車架與碳纖車架的比較,自行車產業有分析過嗎?

從技術層次來看,金屬車架的技術層次較普及(良率高/成本普普),而碳纖車架的技術門檻較高(良率普普/成本高),碳纖產業總會和國防或航太產業畫上等號

以現今技術,碳纖維要發生層間剝離並不容易,只有用在高空可能結凍又常遇激烈晃動的飛行器上還比較有可能,而金屬車架焊道...想必你很清楚,同樣兩者都看製造技術,確實碳纖對製造技術的要求高,所以看兩不同車架的特性表現,視用途各取所需!

終於有比較懂的人出現了
沒錯
金屬車架在焊接時的確容易因為焊料和焊接工法的問題而導致不穩定
但管料本身的話就沒有這個問題
除非出現合金成份不均或是抽管異常等等的重大瑕疵
而以目前碳纖車架的製程來說....基本上整體都需要膠合
金屬車架一般來說只需要注意焊道部份有無烙塞....其他的就很難出包了
而碳纖則是整體都有可能出包

而你說的技術層次來看....這就是最重要的關鍵了
"一般"的金屬車架以技術層次來說的確是較普及成本也低沒有錯
但這可能只包含到淑女車的等級而已
也是有使用高技術門坎的工法
鋼管車架的話就是液壓成型、多段抽管、全車焊接後熱處理等等
鋁車架也有像抽管後依應力承受度再進行CNC加工,改良焊道甚至關鍵部位全CNC一體加工等等
用了這些工法也一樣拉高技術門坎、同時也使良率降低
當技術門坎和良率所造成的成本和碳纖車架不相上下時
所生產出來的產品的強度重量比會比碳纖的差嗎?
答案是否定的
選手和廠商的選擇其實就可以看出端倪
以前有一陣子BMX Racing也很喜歡玩碳纖車架前叉和碳纖把手
但到後來還是回到鋼把手鋼前叉鋁車架的配置....不是沒有它的道理....
因為碳纖承受不了高強度硬碰硬的騎乘方式....


jay18 wrote:
關於疲勞測試,JAY六年前有分享一篇關於車架疲勞測試,現在多以歐盟EN標準為主

關於機台測試的專業內容JAY沒太深入研究,有分強度破壞?還是疲勞破壞就是最大強度?只確定通過一定程度的受壓測試,若車架無異,就是符合規範標準

JAY的理解如下,若以相同重量的碳纖車架和金屬車架,在達到破壞所需之強度,碳纖車架>金屬車架,這是確定的,只是破壞後的結果依材料特性,碳纖是直接斷裂,金屬會先達到降伏變形無法恢復,接著也還是斷裂,這點要先認知清楚!換個方式表達,在金屬車架達到其降伏強度產生永久變形時,還未達碳纖之破壞強度,甚至到達金屬斷裂的破壞強度,也可能還未達到碳纖的破壞強度,程度上是不一樣的!

碳纖是有彈性的脆性材料,高強度碳纖(T系列)可以貼出既舒適有彈性又耐操的車架,高模數碳纖(M系列)能貼出剛硬的車架,若視需求加以撘配,不論彈性?或變形?,都能輕易超越鋁材,要超越鋼材強度早已不是難事,若要比擬鋼管的彈性就看本事了,在車架材料的選擇上,金屬管材的優勢大概在於其延展性及材料取得容易成本低,點型式的集中撞擊,金屬車架耐受較好,可別忘了在整體強度上,碳纖車架所能承受的整體衝擊,大於金屬車架,因此同強度需求下,碳纖車架往往可以用較少的材料取得輕量優勢,這在競賽領域是絕對必要!F1用來保護賽車手的包覆式座艙,是以碳纖維製作.

至於其他的訴求,要耐用要更強又要輕量,只要有市場,也一定不是問題,只是碳纖成品在使用上,有需要注意的地方

PS:附上一參考連結,一般人很難清楚車架測試後的結果,這頁面有前幾年通過EFBe最高標準的雙避震MTB,看看哪幾部是碳纖車架...
http://www.efbe.de/testergebnisse/fulltest/enindex.php?typ=2&sort=4

這也是一個關鍵
以重視強度的使用方式來說....EN是一個很寬鬆的規範標準
只能達到EN標準的產品在實際使用上根本是不堪一擊
(如曲柄,市面上敢賣的幾乎都能通過EN,但能用的沒幾組)
所以不少BMX廠商根本不屑做EN
因為他們的產品隨便做都是EN的好幾倍....所以都直接做破壞
不論是疲勞破壞還是瞬間強度破壞
只要求比上一代的產品更輕更強
因為能在達到車架理論疲勞上限之前就把車子騎斷的小鬼實在太多了
的確
相同重量下的碳纖和金屬車架....破壞強度可能是碳纖>金屬
但相同重量、相同成本、相同製程嚴謹度的碳纖和金屬車架....兩者的比較就不見得是如此了
拿高單價產品和淑女車去比本來就不是公平的
只是就像我之前說的....廠商也是人,是人都"哈組"
在XC/公路車這類低使用強度的環境下
碳纖可以增加賣點....有賣點的就值得投資更多去研發
所以高單價都是碳纖的天下
而且在低使用強度的環境下,意外或是過度使用的狀況都是可以被規範甚至被排除在保固條款之外
所以更可以放膽的使用不確定的材料下去做....只要通過一些公訂標準就足以取信大眾
但在DH/街道/BMX這類無上限使用的環境下
碳纖也一樣有賣點
但市場接受度就不如在XC/公路車上的高
鋁合金和鋼管在這個區塊才握有最大的賣點
廠商也就願意投入更多的成本在這塊的研發
所以高單價是鋁和鋼的天下
創造出來的就是碳纖追不到的強度重量比
(講最簡單的....公路車把手其實遠比BMX把手更需要多段抽管技術,但目前有誰會花這樣的成本?)
因為回到最現實的問題
公路/XC車強度並不是關鍵
輕最重要強度堪用就好
但DH/街道/BMX不只要輕還要更強
所以強度重量比在這一塊領域更顯重要
舉例來說....
前幾天台中山上的發表會
印象中是BH還是哪一間推出了BB無金屬套管的BB386碳纖車架,做到七百多克
但碳纖跟金屬直接接觸....多拆裝幾次磨擦之後它能活的比金屬久嗎?
除非培林永遠不會壞....但以人類的科技來說這是不可能的,除非你不夠操它



還有
賽車的部份....零四車使用的車手保護機制都還是用鋼管
而零四車需要承受時速500公里時的撞擊....那是F1一輩子永遠達不到的速度
而那些東西就算撞過,只要受損不要太嚴重鈑一鈑彎一彎還可以繼續用
碳纖就不可能了.....
ts080 wrote:
這也是一個關鍵以重視...(恕刪)

你取的是金屬的延展性的優勢,只是一樣,小操永久變形大操斷裂,只是過程中多了一段碳纖維沒有的警示過程-永久變形,且金屬製品平均成本低(又不是貴金屬,後續處理能玩的花樣也不多),市場容易開拓,這沒什不好
金屬有金屬的優點,碳纖有碳纖的優點,取捨選擇適合的就可以
但說到材料特性,很多定律是不變的,又強度重量比,不論是材料或是成品,這也是無庸置疑,用在運動產業,金屬車架永遠有個無法突破的瓶頸,而碳纖車架卻仍不斷進步中~很快...在其他領域,碳纖維的應用早已超越傳統金屬無堅不摧的印象
其實從回覆中看到幾點反覆及不對稱的比較,再討論可能也是意氣之爭,或許等你從傳產跳進複材產業,從工程研發角度出發補上另一塊拼圖,會有不同的看法,而JAY不是這兩產業,所以也沒什立場及專業就是,請海涵呀~

題外話:
零四車,剛剛才知道這名詞,上網查了一下,以JAY外行看熱鬧的眼光,金屬防滾架的採用也是夠用而已,利用鋼管所構成的籠形結構空間來達到防護的目的,但應該不表示這籠形鋼構的安全級數會高於F1,畢竟零四車金屬外殼車體還有分散撞擊與潰縮的機制,而F1的外殼幾乎不具任何防護功能,賽車手幾乎直接暴露在撞擊危害當中,零四車應用或許是鋼管可達強度與重量需求的均衡,藉助鋼管的重量,不然以零四車相對不甚優異的氣動力學想要增加貼地的下壓力,勢必不能無止盡的輕量,不知這樣的理解是否正確?



http://www.xindiancyclist.tw/

jay18 wrote:
你取的是金屬的延展性...(恕刪)

應該這樣說....
金屬材質以目前的科技來說有它的瓶頸在,但碳纖也是
這是不可否認的
但科技也是不斷的在進步
會進步的不只有複材產業而已
五年多前沒人敢想像整台鋼管車架可以進行熱處理
因為不良率實在太嚇人....
但現在幾乎每個鋼管車架廠都有辦法做出可以進行全熱處理的車架
剩下的就剩進步到什麼程度而已
舉例來說
以現在的鋁合金車架生產技術
只要克服7050和7150等等高強度鋁合金不易焊接的和成本上的問題
就可以讓車架在維持強度不變的前提下讓重量減少30%以上
(這點已經在絕大多數不需焊接的零組件上獲得證明了,腿組和把手是最明顯的例子)
拿頂尖的鋁車架重量砍30%....會是多重不難計算吧?
所以到最後問題就回歸市場
"是人都哈組"
用其他的材質打造出來性能一樣甚至更厲害的產品
市場的接受度有多少?成本可以便宜多少?
就算再便宜再厲害市場如果不接受那也沒什麼用
像鋼管跑車車架搭配現在的液壓、抽管和熱處理技術
要做出一台只有1kg甚至不到1kg而且強度絕對夠用的車架其實不是什麼難事
但跑車的高單價市場大家都在追碳纖
那做出來就算數據再漂亮....買的人還是以碳纖為主
畢竟在跑車市場的消費心理來說,造型和有沒有選手在用遠比實際性能來的重要
而選手用不用....跑車的職業選手其實相對的較其他領域更商業化
錢灑的多就贏了
造型掛帥、選手至上、賽場商業化
這些都讓碳纖可以成為主流的關鍵
但並不代表碳纖就是又輕又強....
畢竟真的在意車子要又輕又強的人沒人敢用碳纖
那些人也不是整天閒閒沒事.....什麼材料其實都敢嘗試
像BMX的話最近就是塑膠掛帥
車上用金屬製品的部份越來越少
但還是跳過碳纖這塊....原因不難想像吧?





至於零四車....
我是不知道你看到哪種零四車
但頂尖的Top Fuel,Funny Car這兩個組別
車殼幾乎都只是玻纖甚至只用塑膠而已
用意只是為了讓車子看起來還像車子....那些東西沒什麼所謂的防撞系數可言
有時候引擎一爆炸整個殼就不見了(F1至少不會有這種狀況)
剩下的撞擊就完全要靠車體本身去吸收
NHRA的規範裡就有寫到....傳動組件必需要用外徑22.2的鋼管去固定
以防止引擎爆炸時往後飛的這些傳動組會把車手砸死
如果碳纖拉的住其實也不需要這樣去規定了....
以零四車的馬力來說....如果要靠重量產生足夠的壓制力的話
車子恐怕要超過十噸重
畢竟零四車一台車的馬力就等於十台F1的總馬力
兩台準備要對尬的零四車加起來就超過全場F1所有上場的車的馬力
(目前一線車隊的車大約在8000~10000匹上下)
而空氣力學產生的下壓力並不足以對抗這樣的馬力(畢竟剛起跑哪來的風?那時候壓不住車就先飛了)
只是增加無謂的風阻而已
所以零四車的下壓力主要來自排氣管....
油門全開的時候就可以產生超過一噸的下壓力
才足以跟馬力扭力去相抗衡
所以有時候會有引擎加速到一半熄火然後整台車就飛走的狀況

零四車的車重也是有規定的
印像中下限是一噸重....而大家其實也都在這個重量游走
畢竟相較於零四車
F1是一種相對安全的運動
畢竟F1的馬力連一些性能房車去改裝都可以超過了....能跑多快呢?
反正關鍵在於人的問題囉~~
東西是死的,如果車架有個意外斷裂那也只能摸摸鼻子

要不想他斷喔~直接拿鋼管實管不就不會斷囉~還是那句老話車買不買或賣不賣對方爽就好了

車都會有壞的時候,人也會有生病的時候,所以不用太在意這個問題


ts080 wrote:
應該這樣說....金...(恕刪)

早~
關於零四車的分享~很棒,增廣見聞了~感謝
http://www.xindiancyclist.tw/
jay18 wrote:
早~關於零四車的分享...(恕刪)

國外土砲測試
參考看看http://youtu.be/nvk63bmVpck
阿樓主想問的是有沒有比較好的說法,讓他的車的潛在買家不要覺得碳車會「斷在裡面」,不過,這麼一問大家不是更害怕了嗎?

碳纖維車如果真的不耐用,騎個3~5年就斷掉摔車,怎麼還是一堆人在騎?
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