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在家手工制作碳纤维自行车

万事始于我读了德蒙。瑞那德的《我是如何在车库做碳纤维自行车的》,感谢这篇出色的文章使我下决心制作一个碳纤维车架,尽管我之前从没有此类经验(除了一个刹车架, 我很多年前为我的车做过一个)。我一直想拥有一个这种碳纤维车架。车架几何形状—我选择了一个标准的三角形车架做模板, 我很喜欢这个设计,我认为就受力的合理性而言这个车架形状最合理。
工具/原料

车架夹具,下半月壳, 头管, 座管,线驻,后勾,后刹座

方法/步骤
1

金属部分包括下半月壳, 头管, 座管,线驻,后勾,后刹座。所有的金属为铝合金。用到的薄壁管和线驻是机加工的,后勾和刹车座是从一个不错的供应商那里买的,车架夹具—我用木条和一些机加工件(材料类似于特氟龙,用螺丝连接)做了一个车架夹具。这个夹具的构造是以我以前骑的一个自行车的车架尺寸为模板的。你可以在照片里看到这个车架。完成的夹具有足够的刚性,可以确保作为车架核心的塑料泡沫及相关的金属件的位置和中心度(不会发生偏差)。

2

泡沫塑料骨架—我使用聚苯乙烯泡沫塑料做骨架。我在金属管材外面以及后勾外面裹了一层薄薄的玻璃纤维, 目的是为了绝缘,避免金属材料和碳纤维之间产生原电池腐蚀问题。 我用聚苯乙烯泡沫塑料制造所需管径的车管。另外,我也在聚苯乙烯泡沫塑料外缠了一薄层玻璃纤维, 目的是增加刚性。座管同五通交接面是椭圆。在此图片上你可以看到金属件已经精确就位。上管和下管也被粘合到经过整形的未打磨的泡沫上。图前地上的后叉正在准备被打磨(以达到要求的形状)并且被粘结。

3

在所有的车体部分就位后就可以打磨泡沫了, 把它打磨到比较平滑的形状。之后, 我在连接部分缠绕了一薄层玻璃纤维。在环氧树脂定型后,我把表面整体小心的打磨了一遍,这就是车架的在包裹碳纤维前的完成状况。(下一步就要缠绕碳纤维了)

4

缠绕材料---我选择了一种双向编织的碳纤维布(每平方米180克)。我使用 环氧树脂和固化剂用来叠层缠绕。相关工具----我从厨房找了块塑料布铺在桌子上用来往碳纤维布上涂环氧树脂胶(后均用胶替代环氧树脂—译者),橡胶手套,一个数显称用来精确对环氧树脂和固化剂称重,一个混合杯,刷子,大量绝缘胶带,砂纸和一个防毒面具由于缺少经验, 我在缠第一圈时有点儿担心。我只有一些理论知识, 但依照说明书我混合胶水并把胶水涂在碳纤维布上,一切进行的很顺利。 我涂好一块碳布,在泡沫上裹了第一层。 当第一层还未干时,我用电工胶带粘性面朝外压紧碳布,使胶水在固化时碳布始终被紧紧的压在泡沫上。我可以缠的很紧是要感谢之前提到的先缠的那层玻璃纤维,它毫无疑问的增加了泡沫的刚性。在缠绕前, 我在胶带表面用针扎了一些小孔, 这样,在缠绕时多余的胶水就会被挤压出来。此图可看出缠绕时被挤出来的胶水。

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此图你可以看到被去掉了电工胶带后已经缠绕了第一层碳布的车架。它已经看起来如同一个真正的自行车架。第一层我用了近4个小时。我小心的去掉电工胶带并开始另一层。我一整天尽可能多的缠绕层数,因为如果经过一晚的固化, 我在再次缠绕时必须先打磨光滑。 在最后一层前, 我缠绕固定刹车座, 并且又多在它上面多缠了几层用来加固。

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在缠绕时, 我让碳布斜向顺时针交叠缠绕,在头部和尾部以及座管处我缠了9层;在后叉和座管连接5通处我缠了11层。在受力部分我又多缠了6-8层。这是缠完最后一层碳布时的图片。最后我让这个架子在50摄氏度下固化了几天。

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完成----从夹具上取下充分固化的车架后, 我切掉多余的碳布并把表面彻底打磨。当然,我也绑上了线驻并把可见的铝合金部分做喷砂处理。我又涂了几层环氧树脂,并且每层都打磨了。整个表面被打磨的很顺眼。最后一步要做的是底部穿半月壳。

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测试---我没有做任何基于ISO 标准的测试;我相信此架刚性足够,比其他所有非碳纤维的架子都强。我准备做实验小白鼠并在路试之后活下来。

注意事项

我注意的第一件事是它吸收震动和冲击的能力。这是一个明显的不同相对于非碳纤维车架。之前,我担心车架后部的抗扭性,或是踩踏时的侧移,可是这个架子表现出很强的刚性和抗扭性。

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