عملية تصنيع إطار الدراجة

إطار الدراجة هو هيكل الدراجة، يربط العجلات الأمامية والخلفية والمقعد ونظام النقل، ويجب أن يوازن بين القوة والصلابة والوزن الخفيف والراحة. تؤثر عملية تصنيع الإطار بشكل مباشر على أداء الدراجة ووزنها وتكلفتها، وهي مناسبة للدراجات الهوائية على الطرق والدراجات الجبلية والدراجات القابلة للطي وأنواع أخرى.

1. التصميم والإعداد

• تصميم الإطار: استخدم CAD أو SolidWorks للنمذجة ثلاثية الأبعاد، وتحسين الهيكل الهندسي وتوزيع الأنابيب، مع مراعاة نوع الركوب (مثل السباق، الطرق الوعرة). يتم استخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) للتحقق من القوة والصلابة.
• إعداد المواد:
  • الفولاذ/سبائك الألومنيوم: شراء أنابيب أو صفائح ذات حجم ثابت، وتقطيعها إلى الطول المطلوب.
  • ألياف الكربون: تحضير مادة التشريب المسبق (قماش ألياف الكربون + الراتنج)، والتي يجب حفظها مبردة.
  • سبائك التيتانيوم: شراء أنابيب عالية الدقة، والتحقق من جودة السطح.

2. تشكيل الأنابيب

• الفولاذ/سبائك الألومنيوم:
  • تشكيل بالبثق: بثق سبيكة معدنية إلى أنبوب، والتحكم في سمك الجدار (0.8-2.0 مم).
  • السحب: تشكيل أنبوب ذي شكل خاص عن طريق السحب على البارد (مثل الأنبوب المسحوب المزدوج، سمك الجدار المتدرج)، وتحسين القوة والوزن الخفيف.
  • تشكيل بالضغط الهيدروليكي: يستخدم للأنابيب ذات الشكل الخاص المعقد، حيث يتسبب الماء عالي الضغط (حوالي 100 ميجا باسكال) داخل القالب في التصاق الأنبوب بالقالب.
• ألياف الكربون:
  • تشكيل بالترصيص: ترصيص مادة التشريب المسبق بزوايا محددة (0 درجة/45 درجة/90 درجة)، والتحكم في اتجاه الألياف لتحسين الصلابة.
  • الضغط بالقالب: التسخين والتصلب في القالب (120-180 درجة مئوية، ضغط 5-10 بار)، لتشكيل الأنبوب أو الإطار الكامل.
• سبائك التيتانيوم: تستخدم في الغالب أنابيب غير ملحومة، والتي تتطلب قطعًا دقيقًا ومعالجة ثني الأنابيب.

3. اللحام والوصل

• الفولاذ:
  • لحام القوس المعدني بالغاز الخامل (TIG): شائع الاستخدام، واللحام موحد، ومناسب للأنابيب ذات الجدران الرقيقة.
  • اللحام بالنحاس: يستخدم لصلب الكروم والموليبدينوم، ودرجة الحرارة منخفضة (حوالي 900 درجة مئوية)، مما يقلل من المنطقة المتأثرة بالحرارة.
• سبائك الألومنيوم:
  • لحام TIG أو لحام MIG: يجب التحكم في درجة حرارة اللحام (حوالي 600 درجة مئوية)، لتجنب ارتفاع درجة الحرارة التي تؤدي إلى انخفاض القوة.
  • المعالجة اللاحقة: المعالجة الحرارية (T6، تبريد حوالي 500 درجة مئوية + تقادم 180 درجة مئوية) لاستعادة قوة المادة.
• ألياف الكربون:
  • الربط بالغراء: استخدام راتنجات الايبوكسي لربط الأنابيب والموصلات (مثل موصلات سبائك الألومنيوم أو ألياف الكربون).
  • تشكيل متكامل: تستخدم الإطارات المتطورة قولبة متكاملة، دون الحاجة إلى اللحام.
• سبائك التيتانيوم:
  • لحام TIG: يجب تشغيله تحت حماية الغاز الخامل لتجنب الأكسدة.
  • تحديد المواقع بالتركيبات: ضمان دقة اللحام (انحراف <0.2 مم).
• وصلات التوصيل: مثل القاع (دعامة المحور السفلي)، وأنبوب الرأس، وما إلى ذلك، تتطلب معالجة عالية الدقة (تفاوت ± 0.1 مم) لتناسب الملحقات القياسية.

4. معالجة الثقوب والتشطيب الدقيق

• معالجة الثقوب:
  • يحتاج الإطار إلى معالجة ثقوب ملولبة (لتركيب حامل الزجاجة والفرامل) وثقوب نافذة (لتمرير الكابلات).
  • معالجة CNC: تستخدم آلات CNC لحفر وطحن عالي الدقة، وتفاوت موضع الثقب ± 0.05 مم.
  • حفر يدوي: يستخدم للإطارات ذات الدفعات الصغيرة أو المخصصة، والكفاءة منخفضة.
• التشطيب الدقيق:
  • الطحن/الصقل: إزالة النتوءات، وضمان نعومة الموصلات.
  • التنصت: معالجة خيوط القاع وحامل الزجاجة، ويتطلب صنبورًا عالي الدقة.

5. المعالجة السطحية

• الفولاذ:
  • السفع بالخردق/السفع الرملي: إزالة طبقة الأكسدة، خشونة السطح Ra 3.2-6.3 ميكرومتر.
  • الطلاء الكهربائي أو الرش: معالجة مقاومة للصدأ، تستخدم عادةً طبقة أساس إيبوكسي + طبقة علوية من البولي يوريثين، سمك الطلاء 50-100 ميكرومتر.
• سبائك الألومنيوم:
  • أكسدة الأنوديك: تشكيل طبقة أكسيد (10-20 ميكرومتر)، وتحسين مقاومة التآكل والجمال.
  • الرش: طلاء غير لامع أو لامع اختياري، يعزز المظهر.
• ألياف الكربون:
  • طلاء ورنيش شفاف: حماية طبقة الألياف، سمك حوالي 30-50 ميكرومتر، والحفاظ على نسيج ألياف الكربون.
  • الشارات: زيادة هوية العلامة التجارية، يجب أن تكون مقاومة للاهتراء ومقاومة للعوامل الجوية.
• سبائك التيتانيوم:
  • معالجة بالفرشاة: تشكيل نسيج موحد، لا حاجة لطلاء إضافي، والحفاظ على الملمس المعدني.

6. فحص الجودة

• فحص الأبعاد: استخدم آلة قياس ثلاثية الإحداثيات للتحقق من طول الأنبوب والزاوية ودقة موضع الثقب (انحراف <± 0.2 مم).
• اختبار القوة: محاكاة حمولة الركوب (حوالي 1000 نيوتن)، والتحقق من تشوه الإطار وعمر الإجهاد.
• جودة السطح: فحص اللحام وتوحيد الطلاء وعدم وجود تشققات أو فقاعات.
• اختبار التجميع: تركيب ملحقات قياسية (مثل الشوكة الأمامية والكرنك)، والتحقق من التوافق.