Runkomateriaaleista

Minkä osan ylikiristäminen mahtoi johtaa tuon Kiinan ihmeen räjähtämiseen?

Accro, luin muuten sitä linkkiä, jossa viitattiin siihen fsa:n väitettyyn stemmifailiin täyskuituisessa keulassa.

Eipä silti, mä olen kyllä sitä mieltä, että jos fillarin ja/tai keulan valmistaja kehottaa pistämään stemmin päälle ja alle vähintään viis milliä avaruudetinta ja käyttämään tietynlaista stemmiä, niin se on eräänlainen varoitus olla tekemättä toisin. Saatan toki olla väärässä.

edit: tätä linkkiä siis. Vai olikohan tässä joku aika-avaruuden vääristymä.

Tuo Raleigh runko on taas kerran surullinen esimerkki siitä mihinkä ollaan menty. Kun katsoo tuota kuitu rakennetta, niin näkeehän sen aivan selvästi, hiilaria ei ole jatkettu vaan on vain otettu mattoja ja prässätty ne kasaan kyljeistä ja päälle on heitetty yksi kerros kuitua että näyttäisi yhtenäiseltä. OK näitä hajoamisia taphtuu varmaan prosentuaalisesti harvoin per valmitusrunko erä. Eli suomeksi sanottuna jos et kuole niin firmaa ei kiinnosta. Mitään ei tehdä ennen kuin tarpeeksi monta saman erän runko menee samalla tavalla hajalle.

^^Laitoin tuon linkin ensin viestiini, mutta sitten editoidessani se jäi epähuomiossa pois. Viestissäni siis sekä trekkiä että raleighia.

Joskus teetän vielä itselleni mittatilauksena hyvän rungon. Kuten tästä ketjusta selviää, niin alumiinin ja nanocarbonkuidut voi unohtaa kun sen pitäisi kuitenkin olla monipuolinen ja armotonta käyttöä vuosikymmeniä kestävä käyttöpyörä.

Mites titaani? Eikös titaanirunkoja itse hitsaavia pajoja löydy ihan Euroopastakin? Onko titaani kestävä ja turvallinen valinta? Onko titaanin ainoa huono puoli se, että jos joutuu korjaushitsailemaan (miksi joutuisi) niin se on kallista ja vaikeaa?

Puolasta ainakin löytyy komeita titaanisia ratarunkoja tekevä Lech Rychtarski. Omani olen hankkinut käytettynä, joten ei ole tarkempia yhteystietoja. Tietääkseni paja on kuitenkin vielä olemassa. Titaani ei ruostu, eikä väsy. Huono puoli on, että on kallista materiaalia ja vaikeeta työstettävää.

Tai mites ruostumaton Columbus XCr? Käytetään esim. Enigma Extensorissa.

Ei niin, etteikö mulla kyllä jo olis täydellinen runko:)

SuicideHub - 8:08, 1.7.2010 » Tai mites ruostumaton [Columbus XCr](http://www.columbustubi.com/eng/4_4_1.htm)?
[Kyl mä xcrää voisin ostaakin.](http://www.cinelli.it/scripts/prodotti.php?Id=1&lang=EN&IdBici=556&ViewMode=2)

^"incredible fatigue resistance "

Ja tuola Columbuksen omilla:“Exceptional resitance to Stress Corrosion Cracking”

…italialaiset…

konkeli - 8:36, 1.7.2010 » [Kyl mä xcrää voisin ostaakin.](http://www.cinelli.it/scripts/prodotti.php?Id=1&lang=EN&IdBici=556&ViewMode=2)
[XCR:ää saa kyllä uskottavammissakin maaleissa. Ja omilla mitoituksilla, jos niin haluaa.](http://www.tommasini.com/eng/acciaio1.php)

Miten sen nyt ottaa. Ei noi tekstit kovin tyylikkäät ole. Ja tuossa hintaluokassa sitä sopii jo vähän odottaakin (nyky-colnagot, hyi).

Titaanista: pälä-pälä moduuli pälä-pälä…

Lyhyesti: Se ei ole kovin jäykkää ainetta. Tuo tarkoittaa sitä, että kun siihen kohdistuu voima, niin se taipuu enemmän. Kääntäen: titaani vastustaa taivuttamista vähemmän kuin esim. teräs. Suhde on luokkaa 1:2.

Katso tuota: Elastinen kerroin – Wikipedia

Kun titaaniputki tehdään pyörän rungoksi, niin jäykkyyden puute täytyy kompensoida suurentamalla esim. putken halkaisijaa. Tästä taas aiheutuu se, että seinämään kohdistuu tajuttomia voimia, joita taas täytyy kompensoida paksuntamalla sitä seinämää. Muuten se repeää helposti. Näin siis tehdään, jos se valmistaja oikeasti tajuaa mitä on tekemässä siitä aineesta. Koneenrakennuksessa materiaalin jäykkyys on useinkin tärkeämpi ominaisuus kuin se suurin mahdollinen lujuus. Se on se syy, miksi titaania ei kovin runsaasti käytetä, toinen syy on sen hinta. Se missä titaani jyrää, on sen kemiallinen kestävyys, ja käyttöalueiden painopiste on siksi siinä suunnassa.

Jotkut tekevät titaanista runkoja, jotka näyttävät ohuilta teräsrungoilta. Tämä on virhe ja johtuu siitä, ettei materiaalista ole ymmärretty tarpeeksi. On harhauduttu siihen suurimman lujuuden käsitteeseen. Tämä on puute valmistajan teknisissä taidoissa. Tuloksena on hyvin pehmeä ja löysä pyörä. Kun putkea suurennetaan, ja samalla sen seinämävahvuutta on pakko nostaa, niin aletaan lähestyä teräsrungon painoa. Tällöin ei kalliimmalla ja vaikeammin käsiteltävällä materiaalilla saavuteta oikeastaan muuta etua kuin se kemiallinen kestävyys. Se on tietenkin etu. Ja edelleen: riittävän jäykkä titaanirunko on sitten samalla myös erittäin luja esine.

Titaania ei voi käyttää puhtaana, siitä on niitä eri alumiini vanadiini mitä lie lejeerinkejä olemassa. Isommat luvut, enemmän seostusta, suurempi lujuus ja vaikeampi käsiteltävyys. Siksi tässäkin täytyy pysyä kohtuudessa. Se Ti-3%Al-2.5%V on siis helpommin hitsattavaa kuin esim. Ti-6%Al-4%V , ja häviää tälle jälkimmäiselle taas fysikaalisissa ominaisuuksissa. Kaikki nuo em. laadut ovat kuitenkin hyviä ja lujia rungon rakentamista ajatellen.

Kyllä titaanista hyvän rungon saa tehtyä, mutta nuo edellä olevat kohdat on valmistajan täytynyt ensin ottaa huomioon. Kun ne on otettu huomioon, niin tuloksena on runko, joka ei oikeastaan ole kovinkaan paljoa kevyempi kuin hyvä ja kevyt teräsrunko. Kalliimpi se kyllä on.
Ja eihän se sitten myöskään ruostu.

Toivottavasti tämä selvitti hiukan.

Tuure

-.-

Minäkin ottaisin titaanirungon, kunhan sen putket olisivat paksut ja jykevät, ja jonka painoa ei olisi yritetty väkisten puristaa liian pieneksi.
Se voisi olla näyttävän näköinen, ja maalaamattomana totta kai, että sitä pintaa voisi sipistellä ja kihnuttaa puhtaaksi ja kiiltäväksi…

Meinasin lisätä tähän Merlin Cyrenen kuvan, ja tajusin, ettei sen putki näytä edes kovin paksulta… piti ihan alkaa laskemaan…

Siis: 25 vuoden takaisen muistikuvan ja nyrkkisäännön (hakekaa nuo kaavat jostain, vanha ei nyt jaksa niitä etsiä) jäykkyys lisääntyy kolmanteen potenssiin. Siispä:

25 mm ^3 = 15625
32 mm ˆ3 = 32768

Eli 32 millinen putki on kaksi kertaa niin jäykkää kuin 25 millinen putki. ( Kun muut dimensiot ovat samoja.) Koska titaanin jäykkyys on vain puolet teräksen jäykkyydestä, niin 32 millisellä titaaniputkella päästään samaan jäykkyyteen kuin 25 millisellä teräsputkella. Tämä on taas näitä “oleta pyöreä lehmä” -juttuja, mutta valaisi toivottavasti asiaa.

Kun paksua putkea sitten oikeasti taivuttaa, niin siihen seinään tulee taas suurempi suhteellinen liike, joka yrittää sitä seinää repiä rikki.
Se lienee selvä asia. Sitä sitten kompensoidaan (toivottavasti näin ymmärretään tehdä) sen seinämän vahvuutta lisäämällä. = Ei se enää olekaan niin kauhean kevyttä.

Yritän kertoa sitä, että se määräävin tekijä on se jäykkyys, ja kun se oikeasti saavutetaan, niin käytännössä on saavutettu aina se riittävä lujuus. Siksi on outoa, kun sitkeästi puhutaan vain siitä suurimmasta maksimi lujuudesta, ja sen mittalukuina käytetään liki irrationaalisia arvoja, joiden saavuttaminen tarkoittaa sitä, että ko. aineesta valmistettu esine on ollut jo aikapäiviä sitten täysin tuhoutunut ja solmussa. Mitä tuo lukuarvo silloin oikeastaan kertoo ? Ei yhtään mitään. Ilmeisesti se suurin lujuusarvo on vain helpoin tajuta, ja teksasin malliin siinä sitten “enempi on parempi.”

∑ Hyvä titaanirunko on paksua putkea, ja se ei ole erityisen kevyt. - Näin siis minun mielestäni on asia.

-.-

Pistetään kevennykseksi kuva nätistä koristekaiverretusta titaanipyörästä:

http://www.labicicletta.com/edatcat/uploads/merlin_cyrene1.jpg

Tuo lujuus toiseen potenssiin ja jäykkyys kolmanteen potenssiin voi olla kyllä umpinaisen materiaalin kaavojen muistisääntö. Voisiko joku jelpata tässä ? Tiedot ovat vuodelta miekka ja kypärä peräisin. Mekaniikan kurssi on suoritettu syksyllä 1983…

Tuure

-.-

Tuosta putken halkasijan ja seinämänpaksuuden vaikutuksesta jäykkyyteen löytyy täältä tietoa.

Sanotaan "Kimmokerroin mittaa jäykkyyttä samanlaisista putkiprofiileista. Kuitenkin kun putken profiilia muutetaan eli halkaisijaa ja seinämänpaksuutta kasvatetaan kasvaa myös putken jäykkyys. Jäykkyys riippuu putken ulkohalkaisijasta ja seinämänpaksuudesta.

Jäykkyys = 0,196*((D^4-d^4))/D mukaan, jossa D on putken ulkohalkaisija ja d on putken sisähalkaisija.

Edelleen tämän kaavan perusteella kerrotaan “Kaavan perusteella voidaan päätellä, että jos esimerkiksi samalla seinämänpaksuudella oleva yhden tuuman paksuinen putki vaihdetaan kahden tuuman paksuiseen putkeen, jäykkyys kohoaa noin kahdeksankertaiseksi ja paino vain kaksinkertaistuu.”

“Voidaan myös verrata kahta samanpainoista, mutta ulkohalkaisijaltaan ja seinämänpaksuudeltaan erilaista teräsputkea. Yhden tuuman teräsputkea, jolla on 1,24 mm paksuinen seinämä ja puolitoistatuumaiseen putkeen, jolla on 0,81 mm seinämänpaksuus. Molemmilla on sama paino, mutta puolitoistatuumainen putki on 1,6 kertaa jäykempi”

Laskeskelin tuon kaavan perusteella arvoja ja ensimmäisessä väittämässä on mielestäni tapahtunut virhe (tai sitten laskin väärin, joku voisi tarkistaa). Mielestäni samalla seinämänpaksuudella oleva yhden tuuman paksuinen putki vaihdetaan kahden tuuman paksuiseen putkeen, jäykkyys kohoaa noin nelinkertaiseksi ja paino vain kaksinkertaistuu. Toinen väittämä pitää paikkansa tuon kaavan perusteella laskettuna.

lauseke Dˆ4 / D = Dˆ3.

25ˆ3 = 15625
50ˆ3 = 125 000

noiden suhde on tosiaan yhden suhde kahdeksaan. Jep. Pääsääntöisesti siis jäykkyys tosiaankin nousee dimension kolmannessa potenssissa.

Älä sotke nyt sitä putkikaavan etukerrointa tähän vertailuun. Puhutaan siitä kahden putken jäykkyyksien keskinäisestä sisäisestä suhteesta. Niitä toisiinsa verrattaessa etukertoimet supistuvat pois.

25 mm = Jokin jäykkyysarvo
32 mm = Kaksinkertainen jäykkyys
50 mm = Kahdeksankertainen jäykkyys.

Ja samoin miksi alumiiniputki tehdään suurihalkaisijaiseksi verrattuna teräkseen (jäykkyys 1/3 teräksestä) , niin samoista syistä myös titaaniputken (jäykkyys 1/2 teräksestä) pitäisi olla lähes yhtä suurihalkaisijaista, muuten se ei ole tarpeeksi jäykkää. Jos titaanirunko näyttää teräsrungolta, niin on tehty karkea virhe. Ja näitä on tehty, Passoni etc. menneinä vuosina. - En linkitä, kun kuva on niin iso.

Tämmöiseen ei siis pidä sortua, jos haluaa napakan pyörän.

Tuure

-.-

Kiitos tuosta kaavasta. Pitäisi ostaa jokin hyvä kaavakirja itselle. Mutta kyllä näilläkin tiedoilla mitä tuossa yllä on pystyy nyt arvioimaan sopivaa runkoa, kun sellainen tulee vastaan. Siis silleen suuntaa antavasti.

tle88 - 13:01, 1.7.2010 » lauseke Dˆ4 / D = Dˆ3.
Sä sievensit sen sisähalkaisijankin veke.

Totta, niinpä tuli tehtyä. Ja vaikuttaahan se, kun kokeilin numeroarvoilla. 25 mm / 1 millin seinämä ja 50 mm / 1 millin seinämä. Ero näyttää tosiaan olevan vain nelinkertainen.

Äkkiä ajetellen meinasin aproksimoida tuon käsitteeksi " putki merkityksettömän ohuella seinämällä " mutta täytyy se ottaa näemmä kuitenkin huomioon. (editti: ähh… tuolla aproksimaatiollahan tuosta olisi taas tullut se umpitanko)

Jos materiaalin kimmomoduli on vain kolmasosa tai puolet teräksen kimmomodulista, eli ominaisuudesta jolla se vastustaa ulkoista voimaa, niin sen putken halkaisijaa täytyy tosiaan kasvattaa reilusti. Ja koska seinämään kohdistuu suurempi suhteellinen liike taivutuksessa, niin materiaalin ja sen seinämävahvuuden pitää tuo suurempi repivä voima sitten kestää. = Seinämävahvuutta täytyy kasvattaa, kun halkaisija kasvaa.

Oikaisusta Kiittäen

Tuure

-.-

Alumiini tiheys on 2,7
Titaanin tiheys on 4,5
Teräksen tiheys on 7,8 luokkaa.

Titaani ei siis ole aivan erikoisen kevyttä suhteessa teräkseen. Se on myös huomattavasti alumiinia raskaampaa.

Täydellinen runkomateriaali:

  • ei paina mitään
  • ei maksa mitään
  • on äärettömän helppo valmistaa
  • on äärettömän jäykkä
  • on äärettömän kimmoisa
  • ei väsy
  • ei viru
  • ei aseta rajoituksia suunnittelulle
  • ei aseta rajoituksia pintakäsittelylle
  • ei ole altis korroosiolle
  • on helppo korjata
  • on kierrätettävissä
  • näyttää, tuntuu ja kuulostaa hyvältä
  • on katu-uskottava ja trendikäs
  • lopettaa materiaalidebatit internet-foorumeilla

eli… muovi?