在家手工製作碳纖維自行車
金屬部分包括下半月殼,頭管,座管,線駐,後勾,後剎座。所有的金屬為鋁合金。用到的薄壁管和線駐是機加工的,後勾和剎車座是從一個不錯的供應商那裡買的,車架夾具—我用木條和一些機加工件(材料類似於特氟龍,用螺絲連接)做了一個車架夾具。這個夾具的構造是以我以前騎的一個自行車的車架尺寸為模板的。你可以在照片里看到這個車架。完成的夾具有足夠的剛性,可以確保作為車架核心的塑料泡沫及相關的金屬件的位置和中心度(不會發生偏差)。
泡沫塑料骨架—我使用聚苯乙烯泡沫塑料做骨架。我在金屬管材外面以及後勾外面裹了一層薄薄的玻璃纖維,目的是為了絕緣,避免金屬材料和碳纖維之間產生原電池腐蝕問題。我用聚苯乙烯泡沫塑料製造所需管徑的車管。另外,我也在聚苯乙烯泡沫塑料外纏了一薄層玻璃纖維,目的是增加剛性。座管同五通交接面是橢圓。在此圖片上你可以看到金屬件已經精確就位。上管和下管也被粘合到經過整形的未打磨的泡沫上。圖前地上的後叉正在準備被打磨(以達到要求的形狀)並且被粘結。
在所有的車體部分就位後就可以打磨泡沫了,把它打磨到比較平滑的形狀。之後,我在連接部分纏繞了一薄層玻璃纖維。在環氧樹脂定型後,我把表面整體小心的打磨了一遍,這就是車架的在包裹碳纖維前的完成狀況。(下一步就要纏繞碳纖維了)
纏繞材料---我選擇了一種雙向編織的碳纖維布(每平方米180克)。我使用MGS公司的L285環氧樹脂和285固化劑用來疊層纏繞。相關工具----我從廚房找了塊塑料布鋪在桌子上用來往碳纖維布上塗環氧樹脂膠(後均用膠替代環氧樹脂—譯者),橡膠手套,一個數顯稱用來精確對環氧樹脂和固化劑稱重,一個混合杯,刷子,大量絕緣膠帶,砂紙和一個防毒面具由於缺少經驗,我在纏第一圈時有點兒擔心。我只有一些理論知識,但依照說明書我混合膠水並把膠水塗在碳纖維布上,一切進行的很順利。我塗好一塊碳布,在泡沫上裹了第一層。當第一層還未乾時,我用電工膠帶粘性面朝外壓緊碳布,使膠水在固化時碳布始終被緊緊的壓在泡沫上。我可以纏的很緊是要感謝之前提到的先纏的那層玻璃纖維,它毫無疑問的增加了泡沫的剛性。在纏繞前,我在膠帶表面用針扎了一些小孔,這樣,在纏繞時多餘的膠水就會被擠壓出來。此圖可看出纏繞時被擠出來的膠水。
此圖你可以看到被去掉了電工膠帶後已經纏繞了第一層碳布的車架。它已經看起來如同一個真正的自行車架。第一層我用了近4個小時。我小心的去掉電工膠帶並開始另一層。我一整天儘可能多的纏繞層數,因為如果經過一晚的固化,我在再次纏繞時必須先打磨光滑。在最後一層前,我纏繞固定剎車座,並且又多在它上面多纏了幾層用來加固。
在纏繞時,我讓碳布斜向順時針交疊纏繞,在頭部和尾部以及座管處我纏了9層;在後叉和座管連接5通處我纏了11層。在受力部分我又多纏了6-8層。這是纏完最後一層碳布時的圖片。最後我讓這個架子在50攝氏度下固化了幾天。
完成----從夾具上取下充分固化的車架後,我切掉多餘的碳布並把表面徹底打磨。當然,我也綁上了線駐並把可見的鋁合金部分做噴砂處理。我又塗了幾層環氧樹脂,並且每層都打磨了。整個表面被打磨的很順眼。最後一步要做的是底部穿半月殼。
測試---我沒有做任何基於ISO標準的測試;我相信此架剛性足夠,比其他所有非碳纖維的架子都強。我準備做實驗小白鼠並在路試之後活下來。完成的車架和車子在架子是17寸的,重1682克(3.7磅)
感想--------一年後在我完成我的第一輛碳纖維混合車架MTB一年後,我能確認這個架子在路試後沒有斷或是被損壞,並且我還活著。我開始時騎得很小心,在經過障礙和坑時我都減速,但這種疑慮很快就消失了,我甚至忘了這是我在家裡自製的車架。我注意的第一件事是它吸收震動和衝擊的能力。這是一個明顯的不同相對於非碳纖維車架。之前,我擔心車架後部的抗扭性,或是踩踏時的側移,可是這個架子表現出很強的剛性和抗扭性。
此今為止我很滿意。騎著爽。舒服。最後我又做了碳纖維座鞍,座桿,買了碳纖維把立和把橫,這些讓它更堅固了。.
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