De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

2.3 Framematerialen Pagina 18. Fietstechniek Fietstechniek.

Verwante presentaties


Presentatie over: "2.3 Framematerialen Pagina 18. Fietstechniek Fietstechniek."— Transcript van de presentatie:

1 2.3 Framematerialen Pagina 18. Fietstechniek Fietstechniek

2 Toegepaste framematerialen zijn o.a ► Ongelegeerd staal ► Gelegeerd staal ► Aluminium legering ► Titanium ► Metal – matrix composieten ► Koolstof en andere vezelversterkende composieten ► Magnesium * (merida frames)

3 Bij de beoordeling van materiaal spelen de volgende materiaaleigenschappen een rol: ► De sterkte en specifieke sterkte van het materiaal ► De stijfheid van het materiaal en de specifieke stijfheid ► De taaiheid of brosheid van een materiaal ► De vermoeiingsterkte ► De prijs ► De bewerkingsmogelijkheden ► De corrosiebestendigheid ► De slijtvastheid ► De hardheid ► Het uiterlijk

4 Staal was bij fietsen het meest gebruikte materiaal voor fietsframes!! ► Grote sterkte en stijfheid ► Makkelijk produceerbaarheid ► Hoge hardheid/slijtvastheid ► Lage prijs Door vele goede eigenschappen zoals: Nadelen van staal is: Hoog gewicht en een dichtheid van 7900 kg/m³ Roest (oxideert) snel

5 Gewoon constructie staal ► Lage sterkte ► Door toevoeging van legeringen / thermische behandeling en koudvervorming wordt de sterkte verhoogd

6 Staal kunnen we verdelen in twee groepen: Ongelegerd staal Bevat ijzer (Fe) en koolstof (C) maximaal 1,5% exclusief (C) (koolstof ( C ) percentage is sterk bepalende factor voor de eigenschappen van het staal, je krijgt een hoge treksterkte / hardheid) Gelegeerd staal Staal met toevoeging van meer dan 5% legeringelementen (door toevoeging; mangaan (Mn), silicium (Si) verbeteren de eigenschappen van het staal ; sterkte / hardheid te vergroten)

7 Verbeteringen door legeringen: ► Verhoging van de treksterkte ( materiaal spanning) ► Verhoging van de hardheid ► Verhoging van de weerstand tegen wisselende belasting ► Verhoging van de schokvastheid ► Verhoging van de gietbaarheid ► Verhoging van de bewerkbaarheid

8 Bekende staallegeringen voor framebuizen zijn: chroommolybdeenstaal mangaanmolybdeenstaal

9 Eigenschappen van toevoegingen zijn: Chroom (Cr): ► Treksterkte groter ► Hardheid groter ► De staalsoort oxidatie en corrosie bestendig maken Molybdeen (Mo): ► Minder bros ► Taaiheid groter Mangaan (Mn): ► Treksterkte groter ► Hardheid groter ► Taaiheid groter

10

11 Goedkope zware stalen frames heeft als eigenschap ► Stijver (minimale vervorming) dan dure lichte frames ( gelijk bij buitendiameter ) ► Staallegering met een rekgrens van 1400 N/mm² ► Kan geen gewichtbesparing realiseren

12 Hoogwaardige stalen framebuizen hebben als legeringelementen: ► Mangaan (Mn) ► Molybdeen (Mo) ► Chroom (Cr)

13 Gewoon staal dat een sterkte behandeling heeft ondergaan wordt aangeduid met: ► Hi – ten ( high tensile ) staal

14 Gewoon staal oxideert snel ► Chroom (Cr) ► Nikkel (Ni) Door toevoeging van: RVS ROESTVASTSTAAL Nadeel: duur !

15 Aluminium (Al) ► Licht van gewicht = 1/3 van het gewicht van staal ► Dichtheid van 2,7.10³ Kg/m³ ► Soortelijke massa (gewicht) bij 1 liter 3x zo laag als staal ► Stijfheid (vervormen) is ook 3x zo laag als staal ► Sterkte van aluminiumlegeringen is ook 3x zo laag als staal ► Mogelijkheid tot oversized framebuizen ► Door Elektrolyse ( anodiseren ) wordt het dik en sterk ► Makkelijk te produceren ( onder hoge druk; geextrudeerd ) ► Onder hoge druk; spuitgieten ► Makkelijk te smeden ► Bros ► Geen vermoeiingsgrens dus breekt altijd ► Niet hard dus krast

16 Aluminium (Al) ► Weerbestendig = vormt eenmalig een oxidelaag ► Decoratief = anodiseren* of lakbehandeling wordt het oppervlak nog mooier ► Goed geleidend = voor elektriciteit ► Goed bewerkbaar = vervorming bij lage temperaturen door te walsen / extrusie en gieten ► Niet giftig & dampdicht = geeft geen giftige stoffen af ► In overvloed aanwezig = 8% van de aardkorst bestaat uit aluminium ► 100% recyclebaar, dus duurzaam = behoud van kwaliteit tijdens het smelten en men maar 5% energie voor nodig ► Sterk = afhankelijk van de soort legering

17 ► Aluminium wordt gemaakt uit bauxiet, het aluminiumerts ► Bauxiet bevat ongeveer 2/3 aluminiumoxide ► In zuivere vorm (geen toevoeging) is aluminium zilverwit van kleur en een dichtheid van 2700kg/m² ► Dus, één van de lichtste metalen in de tweewielertechiek ► Door oxidatie ; luchtdicht geen verdere aantasting ► Soortelijk gewicht = 2,69 ► Smeltpunt = 660,24°C ► Kookpunt = 2467°C Korte uitleg over aluminium (Al)

18 Aluminiumlegering zijn vooral met de komst van ATB’s uit Amerika sterk in opkomst geraakt ► Koper (Cu) ► Magnesium (Mg) ► Silicium (Si) ► Zink (Zo) Zuiver aluminium (Al) kunnen we niet gebruiken omdat het niet sterk is. Om de eigenschappen te verbeteren wordt aluminium gelegeerd met andere niet ijzermetalen zoals:

19 Soorten aluminiumlegeringen 8888 ► AA 7000 ► AA 2000 ► AA 7020 ► AA 7005 ► AA 5000 ► AA 6000 ► AA 7075 ► AA 7075 } Slecht lasbaar dus lijmen ► AA 6061 Goed vervormbaar en een hoge corrosieweerstand Gelaste frames Gelijmd

20 ► Daardoor luchtdicht ► Door het anodiseren luchtdicht ( het materiaal wordt dikker en sterker ) ► Oxidelaag kun je kleuren Aluminium (Al) oxideert snel

21 Anodiseren is ► Een dikkere aluminiumoxidelaag vormen ► Kunstmatige dikte door elektrolyse ► Wordt verdikt en sterk ► Kan niet toegepast worden bij gelaste aluminium ► Er ontstaat daardoor kleur verschillen

22 Aluminium (Al) heeft geen vermoeiingsgrens ► Breekt altijd ► Bezwijkt bij belastingswisselingen

23 Aluminium (Al) is niet hard dus krast ► Corrosie daardoor het ontstaan van spanningsconcentratie ► Pas op bij inklemmen van een bankschroef ► Nooit bijbuigen ► Bij een aluminium frame achterwiel eruit halen bij het wisselen van een band ( breuk ) ► Bevestiging is te strak ( voorspanning )

24 FluidForm™ technologie ► De FluidForm™ technologie is nieuw voor 2003, en maakt gebruik van een speciaal proces genaamd ‘hydroforming’, waarbij onze aluminium framebuizen met behulp van verhitte olie onder druk worden gevormd. Het resultaat is een product dat sterker en mooier is dan standaard ronde buizen of gevormd aluminium plaatmateriaal. FluidForm™ technologie is een nieuw fabricageproces dat gebruikt wordt om complexe vormen te produceren, in één enkel proces.

25 Titanium (Ti): ► Komt uit het Oost –blok / Australië / Noord-Amerika ► Licht van kleur (staalgrijs) ► Dichtheid 4540 Kg/M ˉ³ ► Smeltpunt 1940 °C ► Kookpunt 3560 °C ► Wordt veel toegepast in de luchtvaart ► Duur ► Soms bij veel productie goedkoop! ► Om zeewater om te zetten in drinkwater ► Neemt snel de omgevingstemperatuur aan ► Zelfstellend vermogen bij krassen ( oxidelaagje )

26 Titanium (Ti) voor fietsframes / onderdelen ► Licht materiaal ► Sterk als staal ( hoge rekgrens ) ► Iets lagere stijfheid dan staal ► Grote weerstand tegen metaalmoeheid ► Goed te lassen en bepaalt de kracht van het frame ► goede corrosiebestendigheid ► Fraai uiterlijk ► Duur materiaal ► Dure productie

27 Metal – matrix composieten (MMC’s) ► Specialized was de eerste fietsfabrikant die het toegepast heeft. Nadeel: duur en de bewerkingsmethoden zijn sterk in ontwikkeling

28 Metal – matrix composieten (MMC’s) bestaat uit: ► Metaal legering met Keramische vezels

29 Metaal met keramische vezels zijn legeringen met de volgende benaming: ► Aluminiumoxide (A1²O³) ► Siliciumcarbide (SiC 90% - 99%)

30 Eigenschappen van Metal – matrix composieten (MMC’s) zijn: ► Toevoeging van aluminiumoxide / siliciumcarbide hogere stijfheid ► Hogere slijtvastheid ► Bewerkingsmogelijkheden is nog in ontwikkeling

31

32 Wat is een composiet? ► Is een mengsel van twee of meer materialen; vezels met een hars-drager (lijm)

33 Voordelen van composieten ► Zeer hoge specifieke sterkte d.w.z hoge sterkte bij laag gewicht ► Zeer grote mate van vormvrijheid b.v complexe vormen ► Hoge mate van integratie ( zelfdragende constructies ) ► Materiaal op maat ; belastingen / prestaties ► Uitstekende vermoeiingseigenschappen; breuk na vele belastingen ► Chemische bestendigheid tegen zuren ► Weer / water bestendigheid ► Uitstekende RAM eigenschappen; z.g.n transparant maken ► Impactbestendige eigenschappen ► Uitstekende elektrische eigenschappen; isolerend / geleidend ► Thermische isolatie eigenschappen; brandvertragend / hitte bestendig ► Gewicht besparen ► Levensduur ► Geen onderhoud

34 Type vezelversterkte (koolstof) composieten zijn: Type vezelversterkte (koolstof) composieten zijn: Vezel versterkte kunststoffen zijn o.a: ► Vezel versterkte thermoharders ► Vezel versterkte thermoplasten

35 Vezel versterkte kunststoffen ► Bestaan uit dunne lange vezels ► Sterkte en stijfheid wordt bepaald door lange vezels ► Materiaal soort ; glas, koolstof, aramidevezels etc.. ► Drager die de vezels aan elkaar lijmt in de juiste vorm

36 Vezel versterkte thermoshardende drager ► Kan niet vervormt worden door warmte ► Z.g.n kunsthars (met vulmiddel = glasvezel, papier, zaagsel etc) ► Met een vulmiddel wordt het hard en taai ► Polyester ► Vinlyester ► Epoxy* ► Polyimide ► Fenol Kunststofdrager afkorting

37 Vezel versterkte thermoplastische drager ► Door verwarming telkens te vervormen ► De eigenschappen blijven constant ► Gietbaar ► Eenvoudig te verwerken, te lijmen, te lassen en te persen ► PPS ► PEEK ► PEI ► PAI Kunststofdrager afkorting

38 Sandwich constructies ► VVK huiden ► Aluminium huiden ► Stalen huiden Kernmaterialen zijn o.a Schuim; PUR, PIR, PVC enz.. Hout; Multy- plex, balsa Honningraat; papier, nomex, aluminium, carbon etc…

39 Eigenschappen van koolstofvezels zijn: ► Sterk; het zelfde als aluminium / staal ► Stijf; het zelfde als aluminium / staal ► Gewicht is het zelfde als aluminium / staal ► Alleen op trek te belasten daardoor moeten de vezels in alle richtingen worden gelegd ► Plastische vervorming mag niet ► Zware belasting “breekt” ► Ingebouwde veiligheid marges ► Vormen van frames ► Meerdere combinaties mogelijk met andere koolstofvezels

40 Opbouw van koolstofvezel:

41 Giant GCT productie ► Giant’s composiet productie maakt gebruik van T-700 aerospace vezels. Dit is het beste materiaal voor de fabricage van fietsen, omdat het de ongelofelijke combinatie biedt van licht gewicht en superieure sterkte T-700 vezels: hoge treksterkte

42 2.4 Framebuizen ► Bovenbuis ► Onderbuis ► Zitbuis ► Balhoofdbuis Ronde buizen liggende achtervork loopt ovaal dun uit i.v.m verticale krachten

43 Gelaste buizen ► Gewoon rijwielstaal ► Repen worden gerold tot buis ► De naad wordt gelast ► Lasnaad wordt netjes afgewerkt ► Buizen die gebogen moeten worden wordt aan de binnenkant gelast i.v.m stugheid van de las ► Deze methode is goedkoop

44 Getrokken buis ► Hoogwaardige staallegeringen worden naadloos getrokken ► Wanddikte is dun ► Bij dit soort type buis is alles nauwkeurig pas gemaakt en gesoldeerd ► De buizen zijn licht uitgevoerd

45 Geextrudeerde buis ► Onder hoge druk wordt kneedbare materiaal door een matrijs geperst ► Voordeel van deze methode is allerlei verschillende profielen worden verkregen ► Wordt alleen toegepast bij aluminiumlegeringen

46 2.5 Diameter van de toegepaste buizen en wanddikten ► Gelaste stalen buizen die met lugs aan elkaar gesoldeerd worden hebben een standaard maat Buis:Diameter:Wanddikte: Bovenbuis25,41,2 Onderbuis28,61,2 Zitbuis28,61,2

47 Oversized buizen ► Massa laag en stijfheid te behouden moet de buisdiameter vergroten ► Krijgt daardoor meer torsie en bracketstijfheid ► Door teveel stijfheid in verticale richting van het frame krijg je minder verende eigenschappen ► 90% gaat naar de wielen / banden ► 10% gaat door het frame

48 Oversized buizen volgens het tabel: Diameter. X wanddikte StijfheidGewicht Stijfheid/ gewicht 22.2 x.8 46%77% x.8 69%88% x.8 100%100% x.9 111%113% x 1 122%125% x.8 137%107% x.8 205%140%1.46

49 Buizen met inwendige versterkingsribben

50 2.6 Verklaring typen framebuizen ► Plain buis ► Single butted buizen ► Double butted buizen ► Triple butted buizen

51 Plain buis

52 Single butted buizen

53 Double butted buizen

54 Triple butted buizen

55 Buisdiameter / wanddikte NivacromGewone-rijwielbuizen Buis:DiameterWanddikteDiameter:Wanddikte: Bovenbuis28,60,7/0,4/0,725,41,2 Onderbuis31,70,7/0,4/0,728,61,2 Zitbuis28,60,6/0,828,61,2 Liggende achtervork 29,9/160,6/0,8 Staande achtervork 160,7 Vorkschede29/211/0,7 Binnenbalhoofdbuis25,42/1,5525,43,8/1,6 Balhoofdbuis31,7131,71

56 Fabrikanten voor framebuizen zijn o.a ► Columbus ► Reynolds ► Falck ► Oria ► Mannesman ► Tange ► Vitus

57 Het frame materiaal ► Levensduur ► Juiste mix tussen stijfheid en veercomfort ► Een goeie geometrie ► Zorgvuldige afwerking

58 2.7 Framemodellen ► Klassieke frame trapezium driehoek

59 Afwijkende framemodellen ► Damesframe ► Tandemframe ► Mountainbikeframe ► Vouwframe ► Frame met achtervering ► Tijdritframe

60 Damesframe

61 Tandemframe

62 Mountainbikeframe

63 Vouwframe

64 Frame met achtervering

65 Tijdritframe

66 Verbinding framebuizen ► Solderen met lugs ► Solderen zonder lugs ► TIG- lassen ► Lijmen met lugs ► Inductie solderen

67 Solderen met lugs

68 Solderen zonder lugs

69 TIG- lassen staal aluminium titanium

70 Lijmen met lugs De sterkte van de lijmverbinding is afhankelijk van twee factoren: - sterkte van de lijmlaag (cohesie); de hechtingskracht tussen deeltjes van de lijmlaag. - hechtingsvermogen (adhesie); hechtingskracht tussen de lijmdeeltjes en de materialen die je aan elkaar lijmt.

71 Inductie solderen 900 – 1100 GRADEN Messing koper 650 graden zilver

72 Afwerking van het frame ► Uiterlijk van het frame ► Lak ► Afwerking van de verbindingen ► Achterpatten ► nokken

73 Coatings en oppervlaktebehandeling ► Stalen frames ► Aluminium frames 7000 serie Oxidatie tegen gaan Het meest gebruikte coating methode is elektrostatisch poedercoaten

74 ► Oppervlakte frame moet schoon / vetvrij zijn ► Ets / beits baden zorgt ervoor ► Primerlaag voor roestwerend / hechtlaag ► Droge poeder op het frame aanbrengen door het elektrostatisch te maken ( magneet ) ► Daarna wordt het in de oven geplaatst van zo’n 200°C ► Poeder smelt / uithard ► Belettering / tranferstickers ► Blanke laklaag

75 Anodiseren ► Oppervlakte wordt harder / dikker ► Geoxideerde laag eventueel met een kleurlaag bedekken ► Gelaste aluminiumframe kunnen niet geanodiseerd worden ► Geldt ook voor geanodiseerde aluminium buizen die nog gelast moeten worden ► Toepassing bij gelijmde buizen

76 2.8 Frame –indeling naar gebruikersdoel ► Damesframe ► Tandemframe ► Deel –vouwfiets ► Moderne stadsfiets ► Frames met gebogen buizen ► Aërodynamische tijdtitframes ► Alternatieve frameconstructies voor mountainbikes ► Frames met achtervering

77 AUTEUR: Marco Hendriksen Vervolg 2.9 p.p.p MAHEN©PRODUCTIES


Download ppt "2.3 Framematerialen Pagina 18. Fietstechniek Fietstechniek."

Verwante presentaties


Ads door Google