Карбон – один из самых современных материалов в велоиндустрии. Насчет его свойств и преимуществ ходит много слухов, домыслов, правд и неправд. Рамы из карбона занимают средне – дорогую нишу на рынке велосипедов. Но стоят ли они того? Попробуем разобраться, нужна ли карбоновая рама вашему велосипеду и каковы ее достоинства и недостатки.
Что такое карбон
Карбон (carbon) – на самом деле это английский термин и переводится он как углерод. Также может встречаться под названиями «карбонопластик», «углепластик». Карбон состоит из склеенных между собой смолой углеродных волокон. Смола может отличаться по своему составу, количество слоев углеродных волокон может быть каким угодно, в зависимости от того, каких свойств изделия в конечном итоге хотят достичь производители.
Нити углеродного волокна крайне тонкие (около 0,005-0,010 мм в диаметре). При этом они имеют свойство высокой устойчивости на разрыв, а вот на излом нет.
Готовые изделия из карбона обладают малой массой, высокой прочностью и жесткостью.
Краткий экскурс
Первые карбоновые рамы появились в конце 80-х годов. Считается, что пионерами в этой технологии были бренды Giant, Kestrel и Colnago. Но это доподлинно не известно, а история эти факты нагло скрывает. Первые версии карбоновых рам велосипедов выглядели не так красиво, как современные. Из-за неразвитого технологического процесса, поначалу карбоновые элементы велорамы объединялись алюминиевыми и даже стальными узлами в местах каретки, рулевого стакана и подседельной трубы (переход от переднего треугольника к заднему) велосипеда. Высокого уровня технологический процесс достиг в 2000-х годах.
Производство
Карбон обладает анизотропией свойств – то есть различными характеристиками при различных направлениях нагрузок. Различные бренды, в зависимости от своих инженерных замыслов, во время производства могут на свое усмотрение менять свойства определенных узлов рамы. Так как карбон неоднороден и компоненты склеиваются из множества слоев углеродного волокна, то варьируя количеством слоев (конечной толщиной стенок рамы), склеивающим составом и другими манипуляциями, можно достигать необходимых свойств амортизации, гибкости, мягкости, прочности, торсионной жесткости (жесткости на скручивание) конкретных узлов велосипеда.
Например, в случае с шоссейными велосипедами, вся рама выполняется максимально жесткой и легкой, без амортизирующих свойств. А в случае с хардейлами в кросс-кантри или трейл дисциплинах заднему треугольнику необходимы в той или иной степени амортизирующие свойства. Потому перья в карбоновых хардейлах делают более гибкими, с расчетом на гашение ударов и вибраций при езде по пересеченному рельефу. Общий вес рамы повышается, так как велосипеду предстоят более высокие нагрузки, нежели в шоссейной дисциплине и стенки в нужных местах делаются толще.
Сборка рам из карбона по сей день осуществляется вручную. Именно поэтому их стоимость сильно выше алюминиевых или стальных вариантов.
Монокок
В зависимости от уровня карбоновой рамы, ее могут производить из отдельных компонентов или по принципу «монокок»:
- Отдельные компоненты. Определенные узлы и элементы углепластиковой велорамы собираются по отдельности, после чего склеиваются тем же карбоном по специальной технологии;
- Монокок (monocoque). Более качественный и технологически совершенный вариант сборки. В этом случае в процессе производства вся рама разделена на две части, в конечном итоге эти половинки склеивают между собой методом запекания. Именно эта технология позволила повысить прочность высоко нагружаемых узлов рамы велосипеда, осуществить полную внутрирамную проводку тросов, гидролиний и др.
Баттинг и гидроформинг
То, что в алюминиевых рамах именуется баттингом (butting) и гидроформингом (hydroforming), в карбоновых рамах осуществляется с помощью вышеописанных свойств углепластика:
- Баттинг – метод производства алюминиевых рам с разной толщиной стенок в разных точках и узлах. Тоже самое в углепластиковых велорамах достигается разным количеством слоев углеродного волокна;
- Гидроформинг – метод придания необходимых сложных форм алюминиевым рамам велосипеда. Углеродное волокно, до склеивания эпоксидной смолой и запекания, является гибким материалом, которому можно придать практически любую форму не применяя для этого дополнительные технологии формовок.
Преимущества и недостатки карбона
Один из самых современных, прочных и легких материалов в производстве велосипедов, кроме множества достоинств имеет и недостатки.
Достоинства:
- Торсионная жесткость — жесткость на кручение;
- Прочность. При правильно рассчитанных параметрам велорамы из карбона, она будет обладать не просто сравнимой с алюминиевым вариантом прочностью, а и большей;
- Амортизационные свойства. Рассчитанная инженерами форма и толщина перьев углепластиковой велорамы может обладать свойством гашения вибраций;
- Возможность создания необходимых форм. На стадии создания карбоновой рамы ей можно придать практически любую желаемую форму;
- Вес. При сопоставимой прочности с алюминиевыми изделиями, карбон имеет меньшую массу.
Недостатки:
- Стоимость изготовления. Производство углепластиковых велорам происходит вручную, да и углеродное волокно, это не самый дешевый материал.
Мифы
Существуют некоторые заблуждения касательно карбоновых рам велосипеда. Давайте несколько таких заблуждений, самых популярных, развеем.
Ломаются
Ломаются карбоновые рамы не чаще алюминиевых. А учитывая стремительный технологический прогресс производства в данной сфере, в последние годы изделия из карбона даже сильно прочнее алюминиевых. В закрепление этого заблуждения в массах привнесло свою лепту использование райдерами «народного» карбона. То есть, думая, что китайский карбон при стоимости в 10 раз ниже брендового, имеет такие же свойства, как и брендовый. А в последствии свой негативный опыт приписывают всему карбону в целом.
Не подлежат ремонту
То, что углепластиковые изделия не ремонтопригодны, это ошибочное мнение. И существует оно в основном потому, что специалистов в сфере обслуживания углепластика крайне мало, а в небольших городках и вовсе нет. При этом, после ремонта карбоновых изделий специалистами, можно достичь не только полного восстановления поврежденного места, но и повысить его прочность. Более того, если в связке с одним профессионалом работает ещё один (аэрограф), то и визуально потом будет отличить от заводского оригинала крайне сложно.
Не накапливают «усталость»
Карбоновые велорамы тоже имеют свойство накапливать «усталость», к сожалению. Это процесс на молекулярном уровне происходит по-другому и медленнее, в сравнении с алюминием, но происходит. И проявляется он в микротрещинах эпоксидной смолы, склеивающей собой углеродные волокна. Как следствие волокна будут расслаиваться. Но никаких точных временных рамок и сроков службы карбоновых рам пока нет.
Карбоновые рамы задешево
Нельзя не упомянуть вариант приобретения «бюджетных» углепластиковых велорам, так сказать «для попробовать«. Братья китайцы уже вовсю производят и продают карбоновые изделия, в том числе и рамы велосипедов. Такие изделия можно присмотреть на том же Aliexpress.
И здесь есть несколько вариантов — просто «даром» и посерьезнее:
- Просто даром – это когда карбоновая рама велосипеда стоит в пределах $150 – 200. Для сравнения брендовый руль из карбона стоит в среднем $140 – 150! Чего можно ожидать от такой велорамы? Ну это как повезет. Может треснуть на первом же бордюре, а может и послужить. Это зависит от многих факторов. Но достигается эта стоимость за счет уменьшенного количества слоев углеродного волокна (если вообще углеродного), за счет не соответствующего уровня эпоксидной смолы (если вообще эпоксидной), за счет конечной обработки изделия. Отзывы от пользователей разнятся. У кого-то она треснула, не успев и толком поехать, а у кого-то вполне себе работает;
- Посерьезнее. Существуют и вполне достойные своей цены варианты китайских рам. Обходятся они около $450 – 500. Этот вариант пройдет для тех, кто хочет опробовать реальные достоинства карбоновых велорам, но потратиться на них куда меньше, чем пришлось бы в случае с брендовым вариантом.
Стоит понимать, что самые дешевые варианты не будут обладать теми свойствами, которыми обладают качественные углепластиковые велорамы. Их можно брать просто как бюджетный элемент велосипеда и не возлагать на них особых надежд.
Итоги
Физические свойства карбона позволяют достигать при производстве необходимых свойств для определенных узлов и элементов рамы велосипеда. В каких-то элементах необходима максимальная жесткость и толщина стенок велорамы, в каких-то амортизационные свойства, легкость и тонкие стенки — все это можно осуществить. При этом карбоновая рама будет не только прочной, но и легче алюминиевой (про стальные промолчим). Стоимость изделий кусается, но когда необходимы все преимущества углепластика для достижения каких-либо целей, то требовательные райдеры должны быть готовы порыться в своем кошельке 🙂
