Ruckus Composites — специализированная мастерская по ремонту и контролю велосипедов из углеродного волокна (карбона), расположенная в г. Портленд, штата Орегон (США). Компания Ruckus, основанная в 2008 г., провела оценку более 13 000 велосипедов и отремонтировала более 6 000. Ruckus Composites сотрудничает с профессиональными гоночными командами и веломагазинами по всему миру.
Владелец мастерской, Шон Смолл [Shawn Small], имеет диплом инженера-механика Университета Висконсин-Милуоки (США). Он изучал углерод и работал с ним более десяти лет.
Около четырех лет назад, Шон инвестировал в ультразвуковой толщиномер 45MG Olympus с целью выполнения высокоточного контроля качества углеродного волокна. Мы поговорили с ним, чтобы подробнее узнать о рабочем процессе.
Проверка высокотехнологичных велосипедов с помощью ультразвукового толщиномера
Движимая любовью к велосипедным технологиям, мастерская Ruckus Composites представляет собой гибридную лабораторию в области науки о велосипеде, инженерии, художественного дизайна и анализа углеволокнистых композитов.
Рабочий процесс начинается с использования толщиномера 45MG для ультразвукового сканирования и картирования повреждений. Данный прибор неразрушающего контроля используется для обнаружения внутренних дефектов типа расслоение; он может «видеть» внутреннюю структуру слоев композитного материала рамы велосипеда без необходимости его резки.
Картирование участков повреждений на раме из углеродного волокна с помощью толщиномера 45MG.
Велосипеды из углеродного волокна сложные и имеют разное качество. Ruckus Composites использует углеродное волокно аэрокосмического качества для ремонта рамы велосипеда. В мастерской используется 3D-принтер, позволяющий моделировать свои собственные формы и создавать однонаправленные ткани из углеродного волокна для ремонта труб (например, дропауты, каркасы кареток и подседельная стойка).
Используя собственные материалы, Ruckus Composites может стратегически усилить велосипед, сделать его примерно на 10% прочнее оригинала. По завершении ремонта, снова используется толщиномер 45MG Olympus для проверки рамы на безопасность и контроль качества.
В межсезонье, Ruckus Composites часто проводит внутренние испытания на своих материалах, создавая собственные рамы для велосипедов, а затем неоднократно ломая и ремонтируя их.
Ruckus Composites также каталогизирует каждый велосипед, который попадает в их мастерскую. С помощью этих данных, они могут даже выполнять собственное статистическое моделирование.
«Мы могли бы составить отчет по конкретному велосипеду, модели и году, а затем посмотреть, что ломается», — объяснил Шон в интервью FOX 12 Oregon об организации рабочего процесса.
Что привело к выбору толщиномера 45MG от Olympus
Обнаружить признаки повреждения рамы велосипеда из углеродного волокна может быть крайне сложно, поскольку трещины часто скрыты под краской. Прежде чем внедрить толщиномер Olympus 45MG в процесс ультразвукового сканирования, Ruckus Composites выполняла контроль велосипедов с помощью традиционных методов и других технологий неразрушающего контроля (НК). В том числе:
Визуальный контроль: Даже такая небольшая деталь, как скол краски на раме велосипеда, может указывать на трещину; визуальный осмотр позволяет выявить расслоения на поверхности и по краям материала.
Испытание ударом молотка: Данный метод, также известный как зондирование, заключается в нанесении легких ударов по материалу молотком или твердым предметом для выявления расслоений на основе полученного звука. Чистый звенящий звук в ламинированных композиционных материалах указывает на прочность клеевых соединений. И, напротив, более глухой звук может указывать на наличие расслоения (из-за дефекта, смягчающего удар).
Однако, оба эти метода, визуальный осмотр и зондирование, подвержены человеческой ошибке и зависят от качества зрения или слуха инспектора.
Контроль проникающими веществами Данный метод применяется для выявления поверхностных дефектов. Метод основан на капиллярном проникновении цветных флуоресцентных красителей в дефекты и их контрастном изображении. Флуоресцентный пенетрант наносится в затемненных условиях с ультрафиолетовым «черным» светом. Затем, избыток пенетранта удаляется с поверхности и наносится проявитель.
Обязательно, чтобы тестируемая поверхность была чистой и свободной от каких-либо посторонних материалов, которые могли бы препятствовать проникновению пенетранта в пустоты или трещины. Если поверхностный пенетрант не полностью удален перед нанесением проявителя, это может привести к ошибочным показаниям.
Ни один из этих методов не обеспечил должной точности для проверки и ремонта велосипедов из углеродного волокна, поэтому Ruckus Composites обратилась в компанию Olympus за новым решением.
Решение сложных задач ультразвукового контроля с помощью толщиномера 45MG
Перед тем, как приобрести толщиномеры 45MG Olympus, Ruckus Composites провела несколько переговоров с командой инженеров Olympus. Также, мастерская отправили в Olympus образцы высококачественных брендовых запчастей для тестирования. Сначала было непросто получить пригодные для использования данные.
«Велосипеды представляют некоторые сложности в плане ультразвукового контроля ввиду существенных вариаций материалов и геометрических форм, неизвестных пользователю. Следовательно, необходимо доскональное знание конструкции велосипеда», – сказал Шон.
Ruckus Composites договорились с региональным торговым представителем Olympus о продлении аренды толщиномера 45MG с целью проведения необходимых исследований (испытаний).
Шон объяснил: «Почти все наши исследования проводятся внутри компании. Информация о велосипедах из композиционных материалов отсутствует. К счастью, мы можем сами изготовить эталонные образцы (амплитуда, расстояние, пористость и т.д.) в соответствии с требуемыми справочными материалами».
После успешного тестирования, портативный ультразвуковой толщиномер 45MG Olympus был внедрен в рабочий процесс Ruckus Composites для неразрушающего контроля внутренних повреждений в структуре слоистого композитного материала рамы велосипеда.
Шон Смолл, владелец и главный инженер компании Ruckus Composites, показывает полученный A-скан на экране 45MG в ходе ультразвукового контроля велосипеда из углеродного волокна. Это показание отображает количество ультразвуковой энергии полученной в зависимости от времени.
Каким образом толщиномер 45MG выявляет внутренние повреждения рамы велосипеда
Для тех, кто еще не знаком с данным прибором: ультразвуковой толщиномер 45MG измеряет время прохождения звукового импульса, генерируемого ультразвуковым преобразователем, до отражающей поверхности и назад.
В композиционных материалах звуковая энергия рассеивается на границах зерен между волокнами композита. Прибор может обнаружить неравномерные профили рассеяния в материале и сообщить об этом оператору.
Ультразвуковой толщиномер измеряет время прохождения звукового импульса от излучателя до противоположной поверхности объекта контроля и обратно к преобразователю.
Подробнее о технологии УЗК читайте в нашем Руководстве по толщинометрии или см. Вопросы и ответы: Ультразвуковой контроль.
Механика материалов: преимущества и недостатки велосипедов из углеродного волокна
Необнаруженная трещина в раме или других компонентах велосипеда из углеродного волокна может повлечь серьезные последствия для велосипедиста. Если структура, на которую вы опираетесь всем телом, развалится под вами на части, согласно законам физики ваше тело последует за ней, что может привести к тяжелым травмам.
Тогда зачем использовать велосипед из углеродного волокна?
Ответ прост: углеродное волокно значительно легче алюминия, стали или даже титана. За счет более низкой плотности, углеродное волокно поглощает дорожные вибрации, а не передает их. Это делает вашу поездку более комфортной. Композиционным материалам можно придать форму для уменьшения силы аэродинамического сопротивления. Сила сопротивления воздушного потока пропорциональна квадрату скорости; соответственно, уменьшение этой силы позволяет велосипедисту ехать быстрее.
Ruckus Composites утверждает, что рама из углеродного волокна – одно из лучших вложений в велосипед ввиду повышенной усталостной прочности и ремонтопригодности. Велосипед из углеродного волокна — дорогостоящее вложение, но которое прослужит очень много лет.
По словам Шона, велосипед из углеродного волокна за 10 000$ может прослужить 20 лет, а структура материала подлежит неоднократному восстановлению. С другой стороны, металлические велосипедные рамы могут быть слишком дорогостоящими для ремонта из-за используемого материала.
Анализ затрат: значение ультразвукового контроля для проверки велосипедов
После осмотра тысяч велосипедов Ruckus Composites продолжает находить ценность в ультразвуковом толщиномере 45MG.
«Мы используем наш 45MG Olympus до предела возможностей; устройство уже давно окупилось», — сказал Шон. «45MG стал основным продуктом, используемым в нашей повседневной работе».
Шон Смолл осматривает раму из углеродного волокна с помощью толщиномера 45MG.
Способность 45MG показывать структурную целостность, невидимую для человеческого глаза, является главным преимуществом прибора, которое помогает обеспечить высокое качество обслуживания.
«Просто удивительно, насколько мелкими и невидимыми могут быть дефекты на велосипеде», – отметил Шон. «Мы используем 45MG для оценки структурной целостности композиционного материала. Это позволяет нам точно планировать процесс восстановления и ремонта изделий из композиционных материалов».
Шон добавил: «Это помогает нам обеспечивать высокое качество наших услуг. Например, мы можем исследовать неповрежденную зону велосипеда для сравнения, чтобы определить толщину ламината. Мы используем затем эти данные, чтобы определить, сколько материала потребуется нашему специалисту для нанесения на поврежденную зону».
Ruckus Composites взимает 250$ за полный контроль рамы и вилки, и возвращает кредит 100 $, если заказчик решает отремонтировать раму после проверки. Средняя стоимость ремонта велосипеда — 500$, включая восстановление лакокрасочного покрытия.
Шон кратко описал процедуру ремонта.
«С помощью 45MG мы картируем поврежденные участки, а затем разрабатываем план ремонта композитных материалов. Мы убираем поврежденные участки углеродного волокна и наносим новые волокна в соответствии со схемой армирования. Мы помещаем структуру в вакуумный мешок и сушим ее в печи, а затем восстанавливаем красочное покрытие и графические элементы», – объяснил Шон.
Шон также отметил, что ему нравится портативность и простота эксплуатации толщиномера 45MG.
«Olympus 45MG — невероятно простой прибор, и в этом его ценность. Нам больше не нужно носить с собой дополнительное или громоздкое оборудование, – сказал Шон.
См. также
Учебное пособие по ультразвуковой толщинометрии
Видео: Краткий обзор толщиномера 45MG
Вопросы и ответы: Ультразвуковой контроль
Связаться с нами
