4 Komopozit Kadrolar
Kompozitler, bir matriks malzemesi içine gömülmüş, fiberler, partiküller veya kısa fiberler içerir. Fiber, partikül ve kısa fiber gibi takviye malzemeleri yapıyı aynı boyuttaki metal gibi mukavemetli ve rijit hale getirir, fakat daha hafiftir.
Kompozitler metallerden farklı olarak anizotropiktir. Bunun anlamı ; kompozit malzemenin mukavemet ve tokluk gibi özellikleri malzeme içinde herhangi bir paterne göre dağıtılan takviye malzemesinin ekseni boyunca meydana gelmektedir. Bu nedenle kadro malzemelerinde kullanılan kompozitler farklı yönlerdeki gerilmeleri absorbe etmek için, fiberlerin farklı açılarla yönlendiği çok katlı tabakalardan oluşur. Bu, ağırlığı azaltırken yanal gerilmelere karşıda mukavemet sağlar. Kompozit kadrolar basınçlı levha üretim prosesi ve tüp üretim prosesinin birleştirilmesi ile tek parça (monocoque-monoblok) halinde üretilebilir.
Bir karbon fiber takviyeli kompozit malzemenin ağırlığı çeliklerin %25’i kadardır ve çeliğe yakın bir mukavemete sahiptir. Karbon fiberler aynı zamanda, çelik ve titanyumdan daha iyi yorulma direncine sahiptir. Matriks malzemesinin şok absorbe etme özelliği vardır. Kompozit malzemelerin şok ve vibrasyon söndürme özelliği ve mukavemet-ağırlık oranı metallerden daha iyidir.
Karbon fiber takviyeli kompozitler, en hafif, en mukavemetli, en iyi şok absorbsiyon özelliğine sahip, korozyon direnci yüksek ve dizaynı sınırsız olan bir malzemedir. Aynı zamanda, pahalı oluşu, teknolojisinin hala gelişmekte olması, mukavemetinin dizaynına bağlı olması ve bağlantı yerlerinin kolay bozulması gibi bazı dezavantajları vardır. İyi ve uygun dizayn edilmiş karbon fiber takviyeli kompozit kadrolar diğer malzemelerden yapılanlara göre daha iyi özelliklere sahip ve daha komforlu olabilir[4].
5 Termoplastik Kompozit
Termplastik kompozit yapı, gerekli malzemelerin karıştırılıp, matriks malzemesinin ergime noktasına kadar ısıtılarak daha sonrada bir kalıpta soğutulmasıyla elde edilir. Bu yolla tek parça kadrolar üretilmektedir. Termoplastik kadroların darbe direnci, termosetlerden daha iyidir. Epoksi gibi termoset malzemeler gevrektir, gevreklik bisikletler için iyi bir özellik değildir. Termplastiklerin bükülebilirliği diğer malzemelerden daha düşüktür.
6 Magnezyum
Magnezyum’un yoğunluğu alüminyum’un yarısı kadardır. 6061-T6 alüminum alşımından daha mukavemetlidir ve uzama değeri %11 civarındadır. Magnezyum’ un süneklği ve elastik modülü düşüktür. Ancak magnezyumdan da alüminyum gibi pekliği yüksek kadrolar yapılabilir. Magnezyumun en büyük problemi korozyon drencinin çok düşük olmasıdır. Açık havada demirden bile hızlı bir şekilde korozyona uğrar.
7 Alüminyum Metal – Matriks Kompozitler
Al MMC’ ler , alümina nın vakum altında ergitilmiş sıvı alüminyum içine karıştırılmasıyla elde edilir. Alüminanın metal matriks içindeki miktarı değiştirilerek malzemenin mekanik özellikleri ayarlanabilir. Alümina miktarının artmasıyla peklik artar ancak uzama miktarı ve kırılma tokluğu azalır. %10 karışım miktarında akma mukavemeti %8, elastik modül %20 artmaktadır. Bu özellikler, mukavemet ve sünekliğin gerekli olduğu yerlere göre ayarlanarak kadro malzemesinin mukavemeti uygun hale getirilebilir. Al- MMC’ ler kaynakla birleştirilemezler , bu ancak epoksi türü yapıştırıcılarla mümkündür. Al- MMC’ ler yüksek mukavemet özelliklerine sahiptirler.
8 Berilyum
Berilyum’un yoğunluğu, alüminyum’un üçte ikisi kadardır ancak mekanik özellikleri daha iyidir. Spesifik mukavemeti (su /r) çok yüksektir ve spesifik modülü (E/r) en yüksek olan metallerden biridir. Berilyum nadir bulunan bir elementtir, alüminyuma göre 200 kat daha pahalıdır. Tüp haline getirilmiş bir berilyum malzemenin maksimum mukavemeti 240 - 280 Kpa ve elastik modülü de 310 Gpa dır. Fakat berilyumun uzama miktarı %2 dir. Berilyum’un uzama miktarını artırmak için çeşitli ekstrüzyon teknikleri vardır. Bunlardan biri “çapraz haddelenmiş tabaka” olarak bilinir. Çapraz haddelenmiş bir berilyum levhadan üretilen kadro tüplerinin uzama değeri %10 na kadar çıkabilir. Saf berilyum toksik bir malzemedir, ayrıca maliyetinin yüksek olması ve süneklik problemleri nedeniyle bisikletlerde ticari olarak kullanılabilecek bir malzeme değildir.
Alüminyumun elastik modülünü artırmak amacıyla berilyum alaşım elmentri olarak kullanılır. AlBeMet adıyla bilinen bu malzeme bisiklet parçalarında kullanılmaktadır. AlBeMet alaşımının içindeki Bemiktarı %30-62 arasında değişmektedir . Berilyum miktarı arttıkça yoğunluk ve uzama miktarı azalırken, çekme ve mukavemeti ve elastik modül artar.
9 Skandiyum
Titanyum dan daha hafif, akma ve çekme muklavemeti yeteri kadar yüksek olan ve bisiklet üretiminde bu özelliklerinden dolayı tercih edilen bir metalde skandiyum dur. Al–Sc alaşımı, yoğunluğunun alüminyum kadar düşük, daha mukavemetli ve rezilyansının yüksek olması nedeniyle kadro malzemesi olarak kullanılabilir. Al–Sc alşımı ile daha az malzeme kullanılarak ve küçük çaplı tüplerle, yeterli mukavemete sahip kadro üretmek mümkündür. Sonuç olarak yeteri kadar sağlam, esnek, hafif ve titanyum dan daha ucuz bir kadro yapılabilir.
10 Aermet 100
Bu yeni demir esaslı alaşım yüksek oranda nikel ve kobalt içerir. Alaşımın yoğunluğu 7,88g/cm3 tür. Bisklet yapımında kullanılan diğer malzemelerle kaynak edilebilir. Akma mukavemeti 1830 Kpa , elastik modülü 210 Gpa ve uzama miktarı %10 dur. Alaşım yüksek mukavemet, yüksek kırılma tokluğu, korozyon kırılması ve yorulmaya karşı mükemmel direnç gereken parçalarda kullanılmaktadır.
Demir esaslı bir malzeme olduğundan üretilen tüplerin çapı artırılamaz, aynı zamanda tüp haline getirilmesinde bazı zorluklar vardır. Bu malzeme çok pahalı değildir, Al ile Ti arasındadır. Bununla birlikte alüminyum ve titanyum bisikletlerden daha hafif olamazlar. Ancak uygun bir dizaynla, kadronun ağırlığı, mukavemeti azalmadan, 1,5 kg’a kadar düşürülebilir, bu da büyük bir dezavantaj satılmaz.
Bu yazıların tamamı (link) sayfasından alınmı$tır.