Vật liệu Carbon trong chế tạo khung xe đạp

Biên tập viên: Thành Được

1.  Vật liệu carbon là gì?

Carbon là một nguyên tố hóa học không phải kim loại vậy lý do nào để nó có thể làm vật liệu tạo ra một bộ khung xe đạp cứng cáp đến vậy. Nó đảm bảo được yếu tố trọng lượng và chất lượng theo nhu cầu thị hiếu khách hàng. Tâm Đức cycles hy vọng qua bài biết giúp các bạn hiểu rõ hơn vấn đề này nhé!

Sợi carbon 

Sợi carbon là chuỗi polyacrylanitrile (PAN), được xử lý qua các bước gia nhiệt khác nhau thành các chuỗi nguyên tử carbon dài. Mỗi sợi dây dài này có đường kính khoảng 5-10 micron (0.005 – 0.01 mm), nhỏ hơn 10-20 lần so với sợi tóc trung bình của con người.  Sau đó, những sợi riêng lẻ này được chụm lại với nhau để tạo thành một dải băng mỏng hoặc dây kéo. Và cũng giống như cách một sợi chỉ trở thành một sợi dây, sau đó trở thành một sợi dây thừng, các sợi carbon kết hợp với nhau để tạo thành một vật liệu cực kỳ nhẹ và chắc chắn.

Để tăng độ bền cho khung, do carbon có tính dòn và dễ bị nứt thì hiện nay hầu như khung xe không được làm bằng 100% sợi carbon mà được thêm một số thành phần nhựa giúp cho liên kết carbon được chắc chắn và bền hơn nên mới có thuật ngữ gọi là composite. Các liên kết này còn gọi là pre-preg được rất nhiều hãng sử dụng như Giant hay Trek,... Do sợi carbon đã được bão hòa với nhựa cho nên độ bền, lực kéo và modun chịu lực cao tạo nên sức kéo cần thiết khó có thể làm sợi bị phá vỡ. Tính đàn hồi có được do sử dụng nhựa được tăng lên đáng kể mà vẫn giữ được đặc tính siêu nhẹ, ít bị biến dạng khi chịu những va đập ngoại lực tác động lên. Trong một hỗn hợp thì tỉ lệ keo này chiếm 35% keo, 65% sợi carbon. Số lượng sợi được sử dụng trên mỗi lần kéo là một số liệu phổ biến trong giới đi xe đạp và thường được đo bằng hàng nghìn. Ví dụ, một chiếc xe kéo carbon với 3.000 sợi thường được ký hiệu là 3K; 6.000 sợi là 6K, v.v.

Phân Loại carbon

Để tạo nên một chiếc xe đạp bằng carbon, trước tiên phải kể tới quá trình thiết kế . Trải qua quá trình lên ý tưởng, nghiên cứu, những chiếc xe được ra đời ngay trên máy tính với sự tối ưu về thiết kế, chất liệu và những định hướng cơ bản tạo ra một sản phẩm được tối ưu hóa về mọi mặt như sức mạnh, trong lượng, độ cứng …Cũng chính vì thế mà giá thành những chiếc xe đạp carbon trở nên hoàn hảo hơn , bền lâu hơn và tất nhiên là đẹp hơn những loại xe khác .

Khâu thiết kế khung

Ở những dòng xe đạp đua độ đàn hồi của carbon tạo điều kiện thuận lợi để uốn và tạo hành khung khiến cho xe có khả năng khí đọng học tốt hơn, ngược lại ở những nhóm xe MTB thì carbon gia cố dày giúp cho chiếc xe có thể chịu được những áp lực lớn hơn từ địa hình.  Khả năng chống lại oxy hóa từ môi trường tốt giúp vật liệu này khó có thể bị han gỉ, ăn mòn và trở nên bền bỉ theo thời gian. So với những chiếc xe khung thép bị ăn mòn sau 2-3 năm thì khung carbon vẫn luôn bóng bẩy như mới .

Làm nóng khung với 130 độ C

2.  Quy trình sản xuất khung xe đạp Carbon

Để chế tạo 1 chiếc khung carbon, người ta phải tính toán rất kỹ về lực tác động trong quá trình vận hành, các góc nối, góc cong. Cách xếp các lớp carbon ở góc này vô cùng quan trọng. Công thức sắp xếp này thường khác nhau tuỳ theo thiết kế của mỗi hãng, và được kiểm soát và kiểm tra rất nghiêm ngặt. Điều này có thể khác với các loại khung carbon rẻ tiền khi việc sắp xếp các lớp carbon này không tuân theo 1 quy chuẩn và chỉ xếp theo đúng thiết kế định hình, khả năng chịu lực sẽ không được đảm bảo một cách tốt nhất.

Một thiết kế khung carbon

Nhằm mang tới cho những người tiêu dùng sản phẩm tốt nhất, tối ưu nhất thì các hãng đã tạo ra một dây chuyền sản xuất công nghệ cao khép kín tuân thủ những kỹ thuật quản lý chặt chẽ. Những sợi carbon trước tiên sẽ được trải qua một quá trình đó là sơ chế để tạo thành những cuộn carbon khác nhau. Trong quá trình chờ được sử dụng thì những sợi này được bảo quản trong nhiệt độ 20 độ C với độ ẩm đạt mức tiêu chuẩn . Đặc biệt hơn là những nguyên liệu carbon này có thời hạn sử dụng nhiều nhất là trong vòng 1 tháng, khi hết sử dụng sẽ lập tức bị tiêu hủy ngay.

Một công đoạn được hoàn thiện bởi nhân viên nữ tại nhà máy GIANT

Một điểm đặc biệt ở các nhà máy khi họ lựa chọn thợ lắp ghép khung xe. Những người thợ này đều phải trải qua quy trình học việc và đào tạo trong vòng 3 tháng. Và những khâu cần sự tỉ mỉ, cẩn thận họ chỉ dành cho công nhân nữ (ví dụ như Giant) đã tinh ý nhận ra rằng, phụ nữ thường tinh tế hơn và tránh được những sai xót có thể xảy ra .

• Bước 1: Quá trình sơ chế carbon

Những cuộn carbon được đem đi thực hiện quá trình rã đông trong khoảng thời gian là 8 tiếng sau đó trải qua một quá trình sơ chế đặc biệt bằng cách ngâm trong một loại hóa chất độc quyền công thức của chính Giant. Tiếp theo những sợi carbon này được chính Giant dệt thành từng tấm carbon tương tự như miếng vải .

Tiếp đến là quá trình dệt khung. Carbon sau khi được dệt thành tấm thì chúng được mang đi cắt thành những miếng có những kích thước khác nhau ,những miếng này nhanh chóng được sắp xếp vào những khuôn tương ứng với các bộ phận của xe đạp . Vì khả năng tương thích giữa những mảnh carbon với những khuôn ép là giống nhau cho nên quá trình chế tạo khung đạt tỉ lệ sai xót nhỏ nhất, đảm bảo chất lượng khung và giảm thiểu việc lãng phí vật liệu .

• Bước 2: Tạo khung

Thông thường để tạo ra được một chiếc khung carbon phải mất tới 400 mảnh carbon. Các miếng carbon dạng pre-pre sẽ được quấn xung quanh một khuôn mẫu dạng EPS thành nhiều lớp chồng chéo ở mức độ khác nhau để tạo ra sức mạnh liên kết và độ cứng cho khung. Do vậy mà để làm nên một chiếc khung xe đạp có thể mất tới hàng trăm mảnh carbon.

Ở tại mỗi một vị trí sẽ do một thợ đảm nhận ghép. Các mối ghép được thực hiện với nhiều lớp preg tạo ra một cấu trúc liền mạch và đưa vào khuôn để ủ ở nhiệt độ cao.Tất cả các bộ phận được liên kết với nhau tạo ra một quy trình sản xuất ở dạng khép kín và tuân thủ những quản lý và đánh giá tiêu chuẩn gắt gao. Chế tạo khung carbon rất phức tạp, vì nếu như những sợi carbon này bị ghép ở mức độ sai lệch khoảng vài milimet thôi cũng đủ để gây ra những tổn thất nặng nề do khung và đương nhiên chiếc khung đó không đạt tiêu chuẩn.

Sau khi khung và khuôn đã nguội đủ, khung được lấy ra khỏi khuôn. Việc hoàn thiện ban đầu của khung sẽ loại bỏ các hợp chất, nhựa dư thừa. Sau một vài bước hoàn thiện khác, các khung được đưa đi thẩm định rồi chuyển đến khâu sơn, dán nhãn, in logo.

Những công đoạn chế tạo ra khung đều được thực hiện trong một điều kiện nghiêm ngặt,  được theo dõi chặt chẽ bởi máy tính về các thông số như áp suất, nhiệt độ, độ ẩm… Sẽ có những cảnh báo ngay nếu như phát hiện ra môi trường làm việc xảy ra bất cứ vấn đề gì và được khắc phục ngay lập tức.

• Bước 3: Kiểm định chất lượng

Kết thúc quá trình là giai đoạn kiểm định chất lượng. Khung được kiểm tra mức độ chịu lực , độ đàn hồi, chống va đập, độ biến dạng…Sau đó những khung nào đạt chất lượng mới được đem đi sơn và dán decal những khung nào không đạt sẽ bị loại bỏ .

Qúa trình sản xuất 1 khung được tiến hành trong vòng 24 giờ và sau đó thường được đem đi lắp ráp thành thành phẩm .Khẳng định uy thế và chất lượng của mình trên thị trường thì hiện nay Giant cũng đã cố gắng rất nhiều trong việc chuyển giao áp dụng những công nghệ chế tạo tiên tiến, cố gắng hoàn thiện trong rất nhiều công đoạn nhằm đưa tới người dùng những sản phẩm chất lượng nhất .

Một số khung carbon từ các hãng

• Nhìn chung, thị trường xe đạp hiện nay khá đa dạng, khách hàng có rất nhiều sự chọn lựa. Xe làm từ vật liệu carbon cũng có nhiều phân khúc khác nhau. Chúng ta cần tìm hiểu kỹ để đưa ra lựa chọn sáng suốt nhất cho mình. Tâm Đức cycles hy vọng qua bài viết này giúp bạn bổ sung thêm phần nào kiến thức về xe đạp hơn.

Để có thêm hình ảnh và video về vật liệu Carbon và xe đạp từ vật liệu Carbon, vui lòng kết bạn Zalo với phòng kinh doanh xưởng xe đạp Tâm Đức:

Mr Duyên: 0934 091 487

Ms Thảo: 0707 045 310

Ms Trinh:0903 168 790

Ms Tâm: 038 274 0183

Mr Lương: 0935 593 951

Xem nhiều mẫu xe đạp hơn

MỌI CHI TIẾT XIN LIÊN HỆ

Tâm Đức Cycles - TDT Technology LTD

Hotline : 0909 017 631 | Email : tamducbike@gmail.com 

Website: Shopxetot.com - xuongxetamduc.com

 Fanpage Facebook: Tâm Đức Cycles

Địa Chỉ : 33 Cầu Xéo, Phường Tân Quý, Quận Tân Phú, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam

Số tài khoản thanh toán/đặt hàng: 2554647 Ngân hàng Á châu (ACB ), chủ tài khoản Nguyễn Đình Đức