碳纖維車架你瞭解多少？腳踏車萬元車架它是如何製作的？讀完立懂

碳纖維車架可謂是騎行朋友們的頂級配置，但是你對它瞭解多少，你又知道它是如何製作的嗎？小編今天帶大家一起來看看碳纖維車架的具體制作流程。

作為一名資深的車手一定知道碳架裡面有很深的水，普通的3千元，貴的上萬元，那麼它們有有什麼區別呢？國產架到底和進口架的技術工藝又相差多少？

下面小編就來揭秘碳架之間的不為人知的秘密，也希望大家不要被其他人欺騙。

碳纖維到底是什麼？

碳纖維它是一種聚合物，學過化學的可能比較瞭解聚合物，它是一種相對分子質量極高的一種化合物（高中選修化學時所學），它的形狀類似絲線狀的碳原子。經過多次高溫加熱而成型， 相對於頭髮絲來說，它顯得細的多，直徑約5~10μm，估計20根絲線才和髮絲粗細相當。碳纖維細絲看起來就像人的頭髮。很多絲聚集起來也就形成了絲束，和搓繩子一樣，碳纖維擰在了一起後，就擁有了輕巧和堅固的特點。

我們習慣把單根碳絲束使用的細絲數量叫做模量，這也是碳纖維的標準度量單位。簡單舉個例子，3千根碳絲束被稱為為3K，6千根絲為6K，依此類推。

但是模量也不是越高越好，較高的模量代表了脆性很高。

當我們聽到“超高模量”時，很多情況下都是店家忽悠銷售者的一種策略。這種材料可能比另一個品牌“低模”的碳顯的更加“軟”。

所以我們不應該只是單純的去比較模量的多少，這些碳如何應用，車架哪些部位該用多少模量的碳？這就顯得碳架製作者技藝的出眾與否了。

碳架質量好壞的關鍵因素是環氧樹脂

碳絲束在加入環氧樹脂前，還是非常的軟，基本上毫無用處。向碳纖維裡新增樹脂，就將材料轉化為複合材料，專業名為（CFRP）碳纖維增強聚合物。 因為複合材料又是分層的，也叫做層壓材料。相比輕巧的碳纖維，樹脂顯得笨重的多。 在生產複合材料時，都儘可能少的新增樹脂來使碳纖維固定。

小編教大家一個分辨碳纖維模度的方法，模量較高的碳會發光，因為高模碳的絲束間隙小，所需填充的樹脂少，相反，低模碳因為絲束間隔大，填充樹脂多，所以光澤就相對暗淡。

圖片中的碳纖維管材都使用了一種叫Innegra的增強材料，但原文圖注中沒有說明是幾K碳。

一些製造商會透過使用其他纖維型別和改性樹脂（例如灌注玻璃或碳奈米管的複合環氧樹脂）來改變最終的效能特徵。 Allied使用了被稱為Innegra的增強材料，而另一些已知包括芳族聚醯胺之類的材料以增加層壓板的抗衝擊性。

為了融合碳纖維和樹脂，大多數車架廠商會將碳纖維布預浸漬在未固化的樹脂中，並冷凍儲存。這樣做有助於確保樹脂覆蓋每一個碳絲束的縫隙。

廠商在編制碳布時，有兩種方式，一種是單向編織法，所有的纖維都在一個平行的方向上執行。這種方式的優點是，在一個方向上提供了最大的強度和剛度，缺點是，其正交方向上的強度和剛度都很弱，五通、頭管、有線管鑽孔的地方都會選用單向編織的碳布。

另一種方式是交叉編織法，絲束可以以各種角度編織在一起，通常以十字交叉的方式編織在一起，使得材料可以在多個方向上同樣強壯。

巨大的平板預浸碳纖維成卷的運輸到車架工廠，在這裡被切成小塊，然後才能放入模具中。

車架設計師需要權衡廣泛的引數，如剛度與脆性，重量與耐久性，耐衝擊性，當然還有成本，確保能在最合適的部位使用最合適的碳纖維型別。

一般來說，碳車架的設計可能性是無限的，如果做得好，碳車架的壽命幾乎是無限的。

設計一個碳纖維車架是個艱難、緩慢而複雜的過程。無論是材料、受力還是外觀，這些過程都很緩慢，不同的品牌之間差異也非常巨大。

這就是為什麼每隔幾年你才會看到一個品牌透過迭代和漸進式的改進來更新現有的模型，而不是重新設計已經相當精緻的產品。

“樹脂與碳纖維結合越均勻，缺陷越少，車架結構效能越強。透過生產更加一致的複合碳纖維，才能放開設計人員的手腳，從而設計出更輕，更堅固，更耐疲勞的車架，而不需要像之前要求的那麼大的安全係數。”

有限元分析（FEA）允許能對車架進行虛擬測試。這個測試過程通常需要一年的時間。

因為實物建模很貴的，一個部件的模具就要十幾萬到幾十萬人民幣不等，所以電腦建模在這些年成了主流。

單體法，是目前業界最常用的碳架製作法

它有點像我們常說的一體成型。在腳踏車產業裡，真正的一體成型很少見，大多數都是先合成出自行車的前三角（上管、立管、下管），再將後上叉和後下叉與前三角粘結在一起，這也是Allied使用的技術。單體法的第一步是預生產像頭管這種複雜的構件。而為了完成它，大片預浸碳版要被切割成單個的塊。

設計師根據電腦圖紙為複雜部件製作不同的預生產片。

像尾勾這種部件，也需要進行預生產。

當設計師們完成那些預生產部件的切片後，他們就會打印出來，鋪在機床上的碳纖維板上。

一臺公路車架通常會使用了326塊獨立的預浸碳塊，而單獨前叉上還需另外再加170塊，所以碳纖維車更像是一輛“拼”起來的車。

機床會根據設計的幾何構型進行切割。

切割完成後，預生產片會被放入單獨的模具中。例如頭管，就要先使用單獨的模具進行預生產，然後將部件移入主模具。

小的構件完成預生產後，才會輪到前叉和車架。專用的模具將會對碳纖維步進行內外衝壓，固化成我們熟悉的樣子。

現在車架的雛形出現了，下一步是打磨和上漆。

在每一個類似後上叉和後下叉的連線處，廠商一般預留一個0。5毫米的凹陷，這讓結構更加堅固，同時漆面更加平滑。

噴漆是一個更加費時費力的過程，好看的漆面絕不會是5、6層那麼少。

在腳踏車工廠的噴塗車間裡，顏色幾乎是無限多的，如果你還記得閃電那個塗裝車間裡有多少瓶顏料的話。

理論上，一條美國國內生產線按照順序完成上述工藝後需要24小時的勞動。實際生產中，通常是這個時間的2-3倍。

除開人工成本，單體法仍是成本最高的造碳車架方式。

每個車架在設計都需要建立特定的模具，不同尺寸的車架也需要一套自己的模具。考慮到一些廠商為每種尺寸提供12種尺寸，甚至是多種幾何尺寸，可以說其中模具的成本相當可怕了。

所以就算是Giant或Specialized這樣喜歡推陳出新的領頭羊企業，也只能是2、3年才推出一款新碳纖維車架。

有了這樣的模具成本，當沒有生產數量來平衡成本時，較小的品牌和廠商都會選擇開源的車架，這也是公模車架比大品牌車架便宜那麼多的最主要原因。

最後一步質量控制、測試以及成品

每一個成型零件在進行粘接之前都會進行全面的視覺檢查。粘結後，檢查車架是否對齊。進入塗漆過程之前檢查表面質量，最後在完成塗漆之後檢查塗裝是否完成，然後再進行裝配。 還要對車架和前叉進行了10％的剛度測試隨機抽樣。

儘管ISO認證在這個領域確實存在一些行業標準，但是大多數主要品牌都會進行額外的測試。 除了頻繁的視覺檢查之外，還要單獨稱量各個部件和子元件，以確保每個部件都有適量的樹脂注入。有時原材料也被跟蹤。

德國的Canyon甚至用X光機檢查前叉和車架。

設計、生產、製作一個碳車架是一個耗時費力的過程。

多年來，從消費者的體感而言，碳纖維車架並沒有太大變化。 然而，站在行業角度， 對於這麼一種既要安全、合規、堅固，又需要極致的輕盈的材料而言，正應了那句老話，細節決定成敗。

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