Есть ли такая вещь, как сбой кадра?

Да, рамы выходят из строя, даже если они не разбивались и не ездили чрезмерно жестко. Единственный способ смягчить эту проблему — регулярно осматривать раму во время обслуживания и очистки. Ищите трещины. При езде обращайте внимание на скрипы и скрипы и всегда находите первопричину (это может быть трещина).

Имейте в виду, что:

• Плохой сварной шов может держаться годами, прежде чем разорвется.

• Неконтролируемая ржавчина может разъедать стальные трубы как снаружи внутрь, так и изнутри наружу. Как только он начнется, вы должны держать его на вершине, иначе он в конечном итоге возьмет кадр. Ржавчина также, кажется, имеет «хороший вкус» в трубах, предпочитая симпатичные итальянские вещи, скажем, газовой трубе schwinn.

• Усталость металла может привести к образованию трещин, которые медленно растут, пока рама внезапно не сломается (я лично видел это, когда нижнее перо встречается с дропаутом, и на шатунах).

Алюминий – главный виновник усталостных трещин. Алюминиевые подседельные штыри и рулевые трубы также имеют тенденцию к образованию налетов из оксида алюминия, которые могут навсегда заклинить морскую трубу / рулевую трубу в раме.

Углерод, как правило, не выдерживает достаточно серьезной аварии. Я слышал о долгосрочных проблемах расслоения, но никогда не видел лично. Насколько я знаю, каждая карбоновая рама «умирает» в результате аварии или несчастного случая, который повреждает раму до такой степени, что владелец больше не доверяет ей. У кого-нибудь есть истории о том, что происходит с углеродом, который не разбился?

В качестве конкретного примера ниже приведена моя собственная неудача, случившаяся несколько лет назад. Это случилось, когда я взбирался на очень крутой холм. Я услышал громкий хлопок и не понял, что произошло, пока не огляделся и не увидел, что нижние перья отделяются от дропаута с каждым нажатием педали. Это стальной велосипед, и его можно было полностью отремонтировать, кстати. В результате я не разбился (но и не ехал быстро). Обратите внимание на небольшое количество ржавчины, видимое в верхней части трещины. Это указывает на то, что трещина существовала за некоторое время до полного разрушения.

То, о чем вы говорите, иногда называют катастрофическим сбоем , когда рама выходит из строя под нагрузкой. Хотя это случается время от времени, это относительно редко. Есть рассказы о дефектных карбоновых рамах, которые спонтанно выходят из строя во время езды, но это, кажется, всегда истории о друзьях друзей. Большинство кадров, которые «выходят из строя», происходят из-за дорожно-транспортных происшествий или других повреждений. И, как указывает Гэри , нижний кронштейн (и монтажные проушины), вероятно, являются местами износа.

Немалую роль в этом играет и материал рамы. В велосипедных кругах принято считать, что сталь самая прочная — ее можно согнуть, придав ей форму, и даже заново сварить. Алюминиевые рамы не могут. А рамы из углеродного волокна имеют репутацию хрупких; если один из них сломается, вы выбрасываете его и получаете новый, так как любые исправления будут ненадежными.

Хотя в этом есть доля правды, сталь может быть повреждена до такой степени, что ее будет небезопасно чинить и повторно использовать. И углеродное волокно более долговечно, чем думают люди. Но оценка поврежденной рамы часто доставляет больше хлопот, чем простая ее замена. Есть профессиональные гаечные ключи, которые могут сделать такую ​​оценку, основываясь на опыте, но, не подвергая раму рентгеновскому аппарату, вы действительно можете однозначно сказать, что рама безопасна для вашего веса после того, как она была согнута и повторно сварена. ?

В целом да, рама — самая прочная часть велосипеда. Но его тоже можно повредить без возможности восстановления.

Да, рамы подвержены износу, износу, старению и усталости. Основная проблемная область или неисправность большинства рам находится в нижнем кронштейне. Как на металлических, так и на карбоновых рамах это точка высокого напряжения и изгиба. Но любой сварной шов или соединение подвержены нагрузкам и со временем могут выйти из строя.

Следует периодически осматривать всю раму, уделяя особое внимание местам сварки или стыкам. Внимательно осмотрите стальные рамы на наличие признаков растрескивания краски или сварных швов, а также ржавчины. Лучший способ сделать это — помыть раму вручную и проверить ее на ходу. Если вы хотите, чтобы он прослужил еще дольше, наносите слой велосипедного или автомобильного воска на раму каждые шесть месяцев или около того. Воск затрудняет прилипание грязи и грязи к вашей раме и облегчит следующую чистку.

Тем не менее, если у вас есть привычка чистить и осматривать раму, вы являетесь «средним» гонщиком (не слишком тяжелым и не агрессивно ездите с прыжков и падений), правильно храните велосипед и хорошо за ним ухаживаете, он может пережить вас.

Я видел несколько старых стальных рам, которые вышли из строя. В одном случае нижняя труба треснула пополам в месте крепления переключателей, установленных на нижней трубе. В другом случае трещина была на стыке нижней трубы и каретки. Я также видел, что перья сиденья разделены на подседельной трубе.

Но все эти поломки происходили на велосипедах, которые, совершенно очевидно, годами (если не десятилетиями) стояли под дождем, и на всех из них все еще ездили, даже со сломанной рамой . Традиционная стальная «алмазная» рама необычайно прочна.

Несколько замечаний по обнаружению трещин в металлических рамах:

Ищите трещины на краске. Например, они могут быть довольно маленькими, даже длиной ~ 5 мм.

Посмотрите на точки напряжения сварного шва — обычно это только край сварного шва, где металл самый тонкий. Нижние кронштейны воспринимают наибольшую нагрузку велосипеда, но редко выходят из строя, потому что они имеют наибольшую поддержку. По моему опыту, выпадения являются наиболее распространенными областями сбоев с течением времени. Большинство столкновений происходят спереди и проявляются в вилке или там, где рулевая труба встречается с нижней трубой. Это места для поиска.

Алюминий может внезапно треснуть. У меня такое было на руле. Обычно сталь изгибается до того, как сломается, и в этом качестве она намного безопаснее. Люди, которые говорят о долговечности углерода, либо фанаты, либо продавцы. Всем известно, что углерод может сильно разрушиться.

Передние дропауты, корона вилки и руль — действительно идеальные места для проверки безопасности. неудачи там могут убить. Разрушение задних дропаутов будет плохим, но обычно не очень опасным.

Необычные легкие шоссейные велосипеды являются наиболее уязвимыми. Поломка рамы стального пригородного велосипеда обычно происходит спустя долгое время после того, как велосипед был утилизирован по другим причинам. Если вы действительно беспокоитесь о поломке рамы, следите за передней частью, не используйте алюминий или карбон, и вы будете хорошо ездить даже на старых велосипедах.

Иногда у немного крупных или тяжелых людей> 200 фунтов больше проблем с усталостью рамы, чем у остальных, поскольку большинство велосипедов предназначены для небольших гонщиков.

Пару недель назад у рамы моего Giant Explorer произошел внезапный катастрофический сбой. Дюралюминиевая рама без предупреждения раскололась пополам по обеим трубам, когда я спешивался, а два колеса полностью разделились. Ему всего 9 лет, я купил его новым, никто еще на нем не ездил, и с ним не обращались никак. Будучи типом родстера со встроенным багажником, он должен быть рассчитан на перевозку груза. Он довольно часто использовался, но только на дорогах и велосипедных дорожках, и в основном для покупок, путешествий или развлечений. Трубы разорвались в явно слабом месте, где кабели вошли в трубы. Это должно послужить предупреждением другим владельцам этой модели проверить раму в этой области, особенно нижнюю трубу. Я был относительно легко ранен, но могло быть гораздо хуже, даже со смертельным исходом.

Мне удалось сломать стальную раму примерно через 2 года после покупки. Это действительно включало в себя аварию через год после владения им, а затем езду на нем до разрушения. Я заметил после аварии (в кювет), что геометрия стала короче и плотнее. Я просто продолжал ездить на нем, хотя. Оглядываясь назад, это могло быть не самым разумным поступком.

Я видел три велосипеда с трещинами от напряжения в нижней части подседельной трубы и в верхней части корпуса каретки. Один мой друг-велосипедист с большими познаниями в металлургии, чем я, сказал мне, что это вызвано нагартовкой — то же самое, что делает скрепку хрупкой после многократного сгибания. Теперь, когда это случилось с моей надежной хромомолибденовой рамой Fuji Gran Touer SE после 20 с лишним лет ежедневного использования, у меня есть подозрение, что привычка садиться и слезать с левой педали во время катания, вероятно, вызывает много проблем. дополнительная нагрузка/изгиб на этом суставе.

Позвольте мне попытаться пойти немного дальше, чем другие ответы. Моя способность объяснить это хорошо может быть ограничена тем фактом, что я не инженер. Буду рад любым исправлениям.

Срок службы, связанный с усталостью

В этом разделе подробно описывается срок службы рамы по отношению к усталости, то есть после многократного нормального использования без сбоев или повреждений. Принято считать, что сталь и титан являются наиболее прочными материалами для рамы, например [этот ответ] на связанный вопрос 1 . Это требует некоторой распаковки. Многие материалы испытывают усталость после повторяющихся нагрузок (например, при нажатии педали). Давайте просто процитируем Википедию по этому поводу:

В материаловедении усталость — это ослабление материала, вызванное циклической нагрузкой, что приводит к прогрессирующим и локальным структурным повреждениям и росту трещин. Как только трещина зародилась, каждый цикл нагружения будет увеличивать трещину на небольшую величину, обычно создавая бороздки на некоторых участках поверхности излома. Трещина будет продолжать расти до тех пор, пока не достигнет критического размера, что происходит, когда коэффициент интенсивности напряжения трещины превышает вязкость разрушения материала, что приводит к быстрому распространению и обычно полному разрушению конструкции.

Однако сталь и титан имеют предел выносливости . То есть любая нагрузка ниже определенной критической величины вообще не вызовет утомления. Однако я не уверен, каково критическое количество для каждого материала, и я не уверен, какие виды ударов превысят его (например, я подозреваю, что многие автомобильные удары превышают этот предел для обоих металлов). Алюминий ( ссылка на Lennard Zinn ) не имеет предела выносливости. Любая нагрузка ослабит металл, и в конечном итоге он устанет и растрескается.

Однако напомним, что самолеты делают из алюминия, и самолеты могут служить десятилетиями. Таким образом, в зависимости от качества конструкции, мы можем ожидать, что алюминиевые рамы будут иметь очень долгий срок службы. Действительно, на сайте Шелдона Брауна есть ссылка на тест 12 кадров журнала Tour Magazine 1997 года (перевод с немецкого Деймоном Ринаром). Тест включал 4 алюминиевых рамы (например, Cannondale CAAD 3), 4 стальных рамы (например, De Rosa SLX с проушинами, сварной Fondriest), немного карбона (например, монокок Trek OCLV, Time Helix с карбоновыми трубками в алюминиевых проушинах) и немного титана (например, Командная дорога Мерлина).

Все это были высококачественные рамы, и они, возможно, имели перекос в сторону легких тонких трубок. Тем не менее, одна карбоновая и две алюминиевые рамы (Trek OCLV, CAAD3 и Principia RSL) дошли до конца теста, в то время как ни одна из выбранных стальных рам не прошла. Таким образом, алюминий может иметь теоретический предел, но велосипедистам-любителям может быть трудно превысить его на практике.

Я не уверен, что именно я слышал об углеродном волокне и усталости в начале своей карьеры. Углеродное волокно на самом деле может быть не очень восприимчиво к усталости. В этой статье Cyclingtips несколько инженеров по композитным материалам для велосипедов говорят, что они не вызывают усталости в том смысле, который обсуждался выше. Рамы из углеродного волокна могут прослужить вам всю жизнь, за исключением повреждений. Авиационная промышленность все больше переходит на углеродные детали, и опять же, они не стали бы этого делать, если бы углерод был хрупким. Самолеты должны иметь многолетний срок службы, потому что они чрезвычайно дороги.

Производственные процессы

Опять же, я не инженер-материаловед, но многие рамы в тех испытаниях 1997 года вышли из строя в местах соединений, например, в проушинах или в зонах сварки. Для титана сварные швы должны выполняться в среде инертного газа. Если кислород или азот попадут в сварной шов, это может сделать материал там хрупким, и он треснет . Я не уверен, каковы химические проблемы со сталью и алюминием, но я подозреваю, что загрязнение сварных швов также возможно. Снова цитирую Зина:

Если бы у вас была стальная или титановая рама, я бы не смог предсказать точное усталостное разрушение. Это связано с тем, что если конструктор рамы выбирает стальные или титановые трубы, прочность на растяжение и размеры которых (толщина стенок, диаметр и форма) таковы, что напряжения, возникающие при езде, никогда не превышают, скажем, 40 процентов предела прочности на растяжение при нагревании. пораженные (т.е. сварные) зоны — тогда рама прослужит сколь угодно долго при отсутствии дтп. Конечно, надрезы, вмятины или некачественные сварные швы (или, в случае стали, ржавчина) будут снижать этот предел (а также снижать предел прочности на растяжение) и вызывать усталостное разрушение при более низком напряжении или меньшем количестве циклов.

Зинн также намекает на зоны термического влияния из стали или титана. Я полагаю, это означает, что из-за сильного нагрева во время сварки рама слабее в зонах, подверженных воздействию тепла. Я думаю, что это одна из причин, по которой серебряная пайка или проушины были потенциальной альтернативой сварке стали, поскольку эти процессы выполняются при более низкой температуре. Однако тест Тура показывает, что сталь с проушинами также может сломаться в местах соединений. Это может быть связано с загрязнением наконечников. Мы, очевидно, не знаем точно, почему сломались рамы в тесте Tour, но, читая таблицу отказов на сайте Брауна, многие из них оказались на стыках. Это заставляет меня думать, что это были сбои производственных процессов.

Насколько мне известно, карбоновые рамы обычно изготавливаются из предварительно сформированных углеродных листов, которые укладываются в форму. Затем добавляют смолу и запекают рамы. Я считаю, что обычно передний и задний треугольники делаются отдельно, а затем склеиваются вместе. Карбоновые рамы могут иметь проблемы, отличные от термической обработки. У Рауля Люшера есть канал на Youtube .где он врезается в разбитые карбоновые рамы, которые отправляются ему на оценку. Он часто находит пустоты (т.е. отверстия) в углероде. Он бывший авиационный инженер. Кажется, он указывает, что это проблемы, но я не уверен, что видел подробное объяснение. Я подозреваю, что пустоты могут действовать так же, как крошечные трещины в металлических каркасах, и что повторяющиеся нагрузки могут привести к распространению пустот (т.е. расширению) с течением времени и в конечном итоге привести к тому, что мы можем воспринимать как усталостное разрушение.

Кроме того, углеродное волокно на самом деле состоит из множества тонких и очень прочных волокон. В одном подкасте , посвященном недавней группе отказов углеродных вилок, он сказал, что некоторые вилки были спроектированы с довольно прямыми углами в штоке, чтобы помочь тросам проходить через это место. Он сообщил, что резкие изгибы очень напряжены для карбона, и что позже это может стать точкой отказа. Я вспоминаю (не могу найти ссылку) видео на Youtube, где он обсуждал рули с отверстиями для внутренней прокладки кабеля (для электронных трансмиссий), и он сказал, что эти отверстия могут стать точкой отказа, если углерод также выдержит нагрузки. По сути, не говоря уже о производственных дефектах как таковых, некоторые варианты конструкции могут создать точки отказа, которых инженеры велосипедной компании не ожидали от углеродного волокна.

Наносить ущерб

Возвращаясь к процитированному отрывку Zinn, вмятины могут быть отправной точкой отказа в стальных или титановых рамах, несмотря на характеристики их материалов. Очевидно, они будут иметь такой же эффект на алюминиевых рамах. У многих из нас есть ощущение, что углеродное волокно хрупкое, и это, вероятно, связано с его известной недостаточной устойчивостью к ударным повреждениям. Таким образом, вы можете повредить раму даже от относительно небольших ударов. Это может не вызвать немедленный сбой, но в конечном итоге может привести к сбою фрейма. Сталь тоже может ржаветь. Однако я считаю, что карбоновые рамы также могут подвергаться коррозии от соли. Так же можно использовать неокрашенный алюминий.

TL;DR для потребителей

Дефекты производственного процесса и повреждения, вероятно, являются самой большой угрозой для жизни вашей рамы. Могу поспорить, что все фреймы, возможно, подвержены риску из-за этих проблем.

Будьте особенно осторожны при обращении с любой карбоновой рамой и любой рамой, изготовленной из очень легких труб. По этой причине на интернет-форумах, которые я часто посещаю, принято скептически относиться к любому использованному углероду. Потребители могут скептически относиться к оправам, которые раздвигают границы характеристик используемого материала, например, к оправам со сверхлегкими трубками. Потребители могут захотеть сделать выбор в пользу производителей с пожизненной гарантией, хотя это зависит от производителя, пережившего вашу жизнь, и от наличия у вас достаточного количества записей.

Теоретически потребители могли бы избегать производителей, имеющих репутацию дефектных рам. Проблема в том, что я не уверен, как вы могли бы оценить это на практике, кроме сбора анекдотов.

Несколько лет назад у меня сломалась стальная рама (Trek 700) в месте перьев сиденья и выпала. Я думаю, что это могло быть вызвано изгибом из-за того, что моя задняя ось ранее сломалась. Велосипед эксплуатировался не менее десяти лет.

FWIW Я также однажды сломал шпиндель кривошипа JIS, возможно, также из-за необычных сил из-за ослабленного крепежного болта кривошипа.

Будучи студентом, я использовал паяную стальную раму, которой было >30 лет.

Итак, у этого велосипеда была особенно слабая геометрия рамы. Его начало мне неизвестно - мой папа купил его подержанным в какой-то момент. Затем он использовал его в развлекательных целях, так что не такое большое расстояние, а лесные тропы плюс немного груза (ребенок на заднем сиденье). В какой-то момент я унаследовал его как велосипед, достаточно старый, чтобы его можно было оставить запертым на ночь в университетском городке без особой опасности его кражи.

Он вышел из строя в том смысле, что он начал крутиться с каждым нажатием педали, когда я сильно крутил педали (примерно через 5 лет в качестве моего основного университетского велосипеда). Подозреваю проушины/пайку. Впрочем, здесь нет ничего неожиданного.

Я не знаю, как долго он продержался, я отдал его тому, кто искал старый велосипед для непродолжительного использования, и кого не заботило изгибание, так как это не было еще не так уж плохо.