Jak opravit zlomený karbonový díl

Zlomený karbonový rám, řídítka, ráfek, sedlovka nebo jiný kompozitový díl nemusí automaticky znamenat konec jeho životnosti. Karbon je při dodržení správných technologických postupů dobře opravitelný materiál, ale bezpečnost výsledku závisí na rozsahu poškození, jeho umístění, způsobu opravy a následné kontrole.

Karbonové díly by se po pádu nebo silném nárazu neměly dál používat bez odborného posouzení. Karbonová vlákna mají vysokou pevnost, nízkou hmotnost a velmi příznivý průběh únavové křivky, zároveň jsou však citlivá na mechanické poškození z určitých směrů a karbonový díl může na rozdíl od kovového snáze prasknout.

Proč karbon praská a kdy má oprava smysl

Obecnou výhodou kompozitních materiálů karbonového nevyjímaje je vysoká pevnost, nízká hmotnost a velice příznivý průběh únavové křivky. Karbonové rámy díky tomu mají vysokou trvanlivost, neboť v důsledku namáhání stárnou velice pomalu.

Jenže: přestože je únavová křivka karbonu takřka rovna nule, jsou karbonové rámy háklivé na mechanické poškození při pádech nebo nárazech, zvlášť pokud přijdou z určitého směru. Na rozdíl od kovových rámů tak karbonový může snáz prasknout.

Dá se říci, že karbonové rámy nepraskají opotřebením, ale z 99 % jsou poškozeny při pádu nebo nárazu. Nejde tedy říct, na kterém místě poškození vzniká nejčastěji. Je to fakt hodně různé.

Nejčastější je možná řidítky přeražená horní rámová trubka. Zákazníci se ale obracejí také s prasklinami na zadní stavbě nebo s poškozením v jiných částech rámu.

Pokud není rám nebo jiný karbonový díl vyloženě zdemolován, nechá se opravit a není důvod se opraveného karbonu bát. Rám na naší fotce jsme neopravovali, přestože jsme na to byli poptáváni. Byl by to hazard se zdravím, i kdyby ten rám měl sloužit pouze jako „záložní nebo na zimáka“.

Kdyby byl prasklý jen na jednom místě pak by se to ještě vyplatilo, takto by cena za opravu byla opravdu vysoká a výsledek značně nejistý.

Které karbonové díly lze opravit

Při dodržení zavedených postupů lze opravit skoro každý cyklistický rám, prasklá řídítka a ráfky nebo kompozitové hokejky. I zdánlivě „drobná“ oprava sebou nese více postupů, jejichž výsledek není sice okem viditelný, nicméně je k výsledné bezpečnosti a pevnosti nepostradatelný.

Karbonové rámy na rozdíl od hliníkových jdou opravit s mnohem jistějším a designově lepším výsledkem. Navíc hliníkový rám v 95 % případů po svaření nakonec stejně praskne.

Jak oprava karbonového dílu probíhá

Přesný popis oprav nechci prozrazovat. Ve stručnosti se to dá popsat takto: opravované místo se vybrousí, podle potřeby vyztuží, zalaminuje, vybrousí.

Následně se zdokonaluje povrch, nebo probíhá povrchová úprava před lakováním a obnovou designu. Opravené místo se tedy nejen mechanicky zpevňuje, ale také se připravuje tak, aby bylo možné obnovit původní vzhled dílu.

Tyto technologické postupy nejsou sice tajné, odborníci a modeláři je znají, ale domácí oprava bez zkušeností může způsobit více škody než užitku. Nechceme dávat rady domácím kutilům a bastlerům, kteří by pak mohli způsobit více škody než užitku.

Obroušení poškozeného místa

Poškozenou oblast je nejprve nutné připravit pro nové vrstvy karbonu. Kliky jemně obrousíme v místě kde chceme, aby se spojili s novým karbonem.

U skutečné opravy je třeba odstranit poškozený nebo nesoudržný materiál, vytvořit vhodný přechod a zajistit, aby nové vrstvy měly dostatečnou plochu pro přenos zatížení.

Vyztužení a laminování

Podle rozsahu poškození se opravované místo vyztuží a následně se nanášejí nové vrstvy karbonového materiálu. Není nutné vždy použít přesně stejnou pleteninu, jaká byla použita při výrobě původního rámu nebo komponentu.

Toto nutné není, většinou požívám kombinaci dvou materiálů. Pokud je povrchová úprava jen transparentní lak, používám vlákna stejná, nebo co nejvíce podobná, aby byl výsledek co nejhezčí a odpovídal celkového vzhledu rámu nebo komponentu.

U konkrétní opravy karbonových klik byly podle papírové šablony nastříhány z karbonového textilu tvary podobné půlměsíci, které pasovaly do meziprostoru utržených pacek s malými přesahy. Průběžně se vlákna prosycovala tupováním štětcem a rozmíchaným epoxidem.

Pro jistotu jsem nastříhal cca 20 metrů karbonového rovingu (jednosměrné samostatné vlákno) a vyztužil tím celý vnitřní a vnější prstenec. Nakonec jsem přidal opět několik vrstev karbonového textilu.

Lisování a vytvrzení

Nové karbonové vrstvy musí být během vytvrzování správně přitlačeny a musí si zachovat požadovaný tvar. To celé přitiskneme navléknutím silikonového dílu, který jsme si odlili v kapitole 8.

Navrch přiložíme 3d tisknutý poklop, aby se tlak rovnoměrně rozložil. Pomocí dílenských svorek to celé slisujeme.

Je dobré tu formu jedním směrem naklonit, aby mohla trocha přebytečného epoxidu vytéct v jednom místě a tím si usnadnit rozebrání formy. Po vytvrdnutí se forma rozebereme a opravovaný díl se začistí.

Broušení, tmelení a povrchová úprava

Po vytvrzení se spoj vykytuje a přebrousí. Následuje několik dalších vrstev karbonového plátna v přesně loženém směru vláken, přiložení tlakové formy a důkladné zapečení.

Tu a tam někde kouká vlákno, které se dostalo do dělící roviny, takže lehce obrousíme. Potom následuje kontrola, jestli to „sedí“, a nakonec lakování.

V poslední fázi následovalo již jen nekonečné broušení, leštění a lakování. Po důkladném proschnutí se opravený díl podrobí kontrole a podle typu součástky také pevnostnímu testu.

Oprava karbonových řídítek

Řídítka patří mezi díly, u nichž je třeba být při opravě mimořádně opatrný. Když nás oslovil zákazník, zda můžeme opravit zlomená karbonová řídítka, tak jsme řekli NE.

Když se však ukázalo, že jsou to integrovaná řídítka s představcem za 15000kč, tak jsme se nechali umluvit k činu. Karbon je materiál neuvěřitelných možností a my jsme se je rozhodli demonstrovat na tom nejnemožnějším příkladu.

Majitel si chtěl tento klenot nechat alespoň na „zimáka“, tak jsme neměli co ztratit. Buď a nebo.

Rovnání zlomených řídítek

Nejprve jsme si vyrobili dřevěnou stolici, která zaručovala absolutní pravoúhlost při lepení. Potom jsme do řídítek vlepili karbonové štěpy, aby se daly oba konce do sebe zasunout a držely při primárním lepení pohromadě a nerozjížděly se.

Potom jsme oba konce do sebe zasunuli a vložili řídítka do připravené pravoúhlé stolice, kde začala velká rovnací hra. Když se nám podařilo řídítka správně dorovnat a ukotvit, prolili jsme spoj epoxidem a nechali zaschnout.

Po 20 hodinách jsme spoj vykytovali a přebrousili. Následovalo několik dalších vrstev karbonového plátna v přesně loženém směru vláken.

Kontrola pevnosti

Po důkladném proschnutí jsme řídítka podrobili pevnostnímu testu. Zavěsili jsme na oba konce 50kg závaží.

Zdravá strana se prohnula na koncích o 3mm. Opravovaná strana se na konci neprohnula ani o 1mm.

Ani při rázovém zatížení jsme díky vlepenému karbonovému žebru nezaznamenali žádné další deformace. Oprava se zdařila a řídítka budou dělat dál parádu aspoň na tréninkovém kole.

Popis vkládání žebra jsme zde záměrně nekomentovali. U řídítek je totiž zásadní zachovat původní geometrii, pevnost a bezpečnost v místech, která přenášejí síly do představce a do rukou jezdce.

Kdy opravu řídítek odmítnout

Jsou takto opravené rámy, karbonové vidlice nebo řídítka po opravě 100% bezpečné? Dosáhneš opravou stejných vlastností, jaké měl produkt před zničením?

Samozřejmě, jinak by to nemělo smysl. Tento problém může nastat, pokud je při opravě nutné dodržet určitý průměr s nemožností lepšího nebo jiného vyztužení.

Například u řídítek v místě uchycení do představce. Proto tyto rizikové opravy rovnou odmítnu.

U dílů, jejichž oprava by znamenala nepřijatelné riziko, nestačí, že spoj po vizuální stránce vypadá dobře. Rozhodující je, zda lze obnovit správnou geometrii, přenos zatížení a dostatečnou bezpečnost při běžném používání.

Oprava karbonového rámu

Rám je značně důležitou součástí jízdního kola a také je to velmi často komponent nejdražší. Z karbonu se vyrábí jak levné, dostupné rámy, tak i exkluzivní kusy a jakékoliv poškození tak mnohdy způsobí majiteli značnou újmu nejen emoční, ale i finanční.

Díky moderní technologii pro nás již není problém karbonový rám opravit. Drobné oděrky nebo prasklinky na rámu opravujeme do několika dnů.

Hodně poškozené karbonové rámy, kde je potřeba část trubky znovu vymodelovat, opravujeme obvykle do 14 dnů.

Doba opravy

Délka opravy je závislá na míře poškození a složitosti designu v místě poškození. Taky je to závislé na sezoně.

Někdy se dá oprava zvládnout i za tři dny, to je tak minimum, jindy to trvá týden, dva. Ale už jsem měl rám ze spojek, který byl v těchto spojkách uvolněn plus další poškození, navíc majitel vážil asi 120 kg a převyšoval tak značně hmotnostní limit, proto bylo nutné rám dokonale vyztužit a i s konečným lakováním trvala oprava skoro měsíc a půl.

Cena opravy rámu

Cena se nedá jen tak plácnout, je to zcela individuální, určuje se podle míry a místa poškození, podle složitosti povrchové úpravy, lakování a podobně.

Levnější jsou různé drobnosti jako třeba brzdové páčky. U dražších rámů nebývá samotné technické provedení opravy náročnější ani dražší.

Náročnější ani dražší nejsou. Ale většinou se s zákazníkem dohodneme, že obnova designu bude u levnějšího rámu provizorní, nebo s určitou rezervou řekněme. Většinou je tedy oprava opravdu levnější.

Obnova laku, nálepek a původního designu

Opravené místo lze podle potřeby znovu nalakovat a doplnit o nálepku, aby nebylo nic poznat. Samozřejmě, provádíme i lakování a obnovu původního designu.

Podle potřeby a dohody je pak možnost nechat na rám znovu udělat nápisy a loga formou samolepek, které se v konečné fázi přelakují. Většina moderních rámů má designové prvky řešeny právě pomocí nálepek.

Týká se to i kol s šestimístnou cenou. Při opravě je však nutné počítat s určitým kompromisem a s tím, že výsledek nemusí být vizuálně zcela totožný s továrním provedením.

Nikdy nedosáhneme 100% stejného designu nálepek a barev jako na rámu z továrny. To je zapříčiněno odlišnou technologií výroby polepů.

V Číně si výrobci nechávají vyrábět nálepky na precizních strojích, nálepky jsou velmi tenké a barevně stálé. V České republice by nám takto kvalitní nálepky nikdo nevyrobil, respektive nikdo by se s námi nebavil, jelikož zakázka na výrobu 2 specifických nálepek nikoho s touto technikou nezajímá.

Proto se musíme spolehnout na průměrnou technologii výroby, kdy jednobarevné nápisy jsou zhotoveny bez problému na plotteru z barevné folie. Složitější grafiky viz náš obrázek se pak vyrábějí jako celistvé nálepky.

Zde je ale problém s tím, že na rámu bude nalepení více vidět, jelikož tyto nálepky vždycky pustí trochu barvy při aplikaci na průhlednou folii a jeví se tak trochu zašpiněné, jelikož průhledné folie přesahuje přes barevnou část nálepky.

Pokud bychom přesah fólie odstranili, mohlo by zase dojít k porušení barvy na nálepce. Trochu začarovaný kruh.

Oprava karbonových ráfků

Ráfky dostávají zabrat leckdy víc než rám. Odletující kamínky, obrubníky, nerovnosti na silnici a komunikacích, to vše jsou potencionální rizika poškození ráfků.

Stejně jako u karbonových rámů, tak i ráfků platí, že se dá opravit ledasco. Oprava se však musí posuzovat podle rozsahu poškození, místa poškození a zachování správného tvaru ráfku.

Karbonové ráfky jdou opravit za 400 až 1500 korun, průměr je tak sedm set.

Oprava karbonových sedlovek

Karbonová řídítka a sedlovky jsou dnes velmi populární, jejich cena startuje už kolem hranice 1000 Kč. Oprava těchto věcí není neřešitelný úkol, mnohdy se ale finančně nevyplatí.

Nově také prodlužujeme sedlovky kulaté i oválné, nepodceňte minimální zasunutí v rámu.

Oprava karbonového stěžně

Karbonový stěžeň lze opravit vložením nové spojky, která nahradí zlomenou část stěžně. Moderní karbonové stěžně se dnes vyrábějí ze dvou a někdy i třech částí.

Spoj dvou částí stěžně se skládá z užší karbonové trubky vsunuté do spodní širší části stěžně a na ni se nasazuje horní užší část. Stačí tedy najít vhodnou trubku a vodě odolné lepidlo pro sestavní nového spoje ve stěžni.

Nejvhodnější trubkou je samozřejmě část starého stěžně, který má vhodný kónický profil. Pro slepení jsem použil univerzální vodě odolné flexibilní lepidlo, které při ohnutí stěžně v plachtě nepraská.

Je dobré staré a zlomené stěžně nevyhazovat a schovat někde ve sklepě či garáži pro strýčka příhodu.

Praktický výsledek opravy stěžně

K mému překvapení opravený stěžeň funguje docela slušně. Poprvé jsem jej vyzkoušel na bezpečném místě s rovnou vodou.

Přestože se v opraveném místě tohoto stěžně při nastrojení objevuje malá mezera, tak celkově stále drží a funguje. Jako rekreační windsurfař nevnímám žádný rozdíl mezi chováním tohoto stěžně před opravou a po ní.

Používáme ho jako druhý záložní stěžeň, když potřebujeme nastrojit dvě stejně velké plachty. Je třeba ale pamatovat na nevýhody tohoto způsobu opravy: spodní část stěžně nemůže nahradit užší horní část, opravený stěžeň je přece jen o něco těžší a také o několik centimetrů kratší.

Oprava karbonových klik

Prasklý unašeč převodníku na karbonových klikách se může zdát jako neřešitelný problém. Oprava je možná vytvořením přesné lisovací formy, vložením nových karbonových vrstev a jejich vytvrzením pod tlakem.

Ve 3d programu si vymodelujeme jednoduchou 4-dílnou lisovací formu, vyexportujeme data a vytiskneme na své oblíbené 3d tiskárně z materiálu PLA.

Nachystáme si vše potřebné, kliky, formu, spojovací materiál na sešroubování, separační vosk, dvousložkový silikon, zbytky karbonového textilu, rovingu a letecký epoxid.

Výroba formy a příprava materiálu

Kovové čepy, které nám definují budoucí 4 otvory pro šrouby převodníku odseparujeme, stejně tak stěny formy. Vytmelíme případné nerovnosti plastelínou nebo formovacím voskem, obzvlášť tam, kde by mohla forma protékat.

Středovou 3d tištěnou trubku, která nám dělá distanc pro budoucí středové složení, jsem omotal izolační páskou, abych vytvořil odsazení pro snažší rozebrání silikonu, kterým budeme karbon lisovat.

Rozmícháme si formovací dvousložkový silikon a nalijeme do formy. Tady postačí klasický levný Lukopren, forma je na jedno použití.

Po vytvrdnutí silikonu rozebereme formu. Opatrně vyšroubujeme středovou tištěnou trubku, sundáme spodní rovinný díl, který představuje budoucí dosedací plochu pro montáž převodníku, a svlékneme silikon z vnitřní strany klik.

Vložení karbonu a lisování

Ořízneme otřepy na silikonu a očistíme od plastelíny. Podle papírové šablony nastříháme z karbonového textilu tvary podobné půlměsíci, které budou pasovat do meziprostoru utržených pacek s malými přesahy.

Průběžně vlákna prosycujeme tupováním štětcem a rozmíchaným epoxidem. Pro jistotu se použije karbonový roving pro vyztužení celého vnitřního a vnějšího prstence.

Celé vyztužení se přitiskne navléknutím silikonového dílu. Navrch se přiloží 3d tisknutý poklop, aby se tlak rovnoměrně rozložil, a pomocí dílenských svorek se vše slisuje.

Po rozebrání formy tu a tam někde kouká vlákno, které se dostalo do dělící roviny, takže se povrch lehce obrousí. Následuje kontrola, jestli to „sedí“, a potom už zbývá jen nalakovat.

Red Dot Design Award z toho nejspíš nebude, ale funguje to, je to přesné, rovné a neprodejné. A drží to. Zatím.

Oprava kompozitových holí a hokejek

Opravujeme také relativně drahé hole na běžecké lyžování z kompozitových materiálů. Tyto hole není problém zlomit, špatně upadnete a zlomená hůl je na světě.

Není důvod věšet hlavu. Nemá cenu opravovat běžecké hole do 1000 Kč.

Kompozitová hokejka jde dnes v pohodě opravit, zlomené části se srovnají a v původním místě slepí dohromady. Hokejky opravujeme naší vlastní metodou, nebo metodou SRS.

Používáme stejný materiál, ze kterého jsou hokejky vyrobeny.

Oprava dalších karbonových a kompozitových výrobků

Kromě karbonových rámů a součástek na kola lze opravovat také jiné výrobky. Patří mezi ně listy vrtule motorového rogala, běžkařské hole, tenisové rakety, běžkařská obuv a florbalové hole.

Opravujeme také karbonové autodíly jako jsou nárazníky, spoilery a zpětná zrcátka. Neopatrnost při parkování, nerovnost na silnici a problém je hned na světě.

U každého dílu je však nutné posoudit, zda lze obnovit jeho původní tvar, pevnost a bezpečnost. Oprava, která pouze zakryje prasklinu nebo spojí zlomené části, nemusí být pro zatěžovaný díl dostačující.

Bezpečnost po opravě

Mnoho lidí zajímá, jestli po opravě bude dané místo fungovat stejně jako na novém rámu, nebo jestli bude rám v daném místě měkký.

Opravené místo na rámu bude pevnější, než tomu bylo původně a v daném místě rám při běžném užívání, tedy bez pádu a jiného úrazu, už nepraskne.

Toto tvrzení však nelze automaticky vztáhnout na každý karbonový díl a každý typ poškození. Pokud nelze dodržet potřebný průměr, geometrii nebo vhodně vyztužit rizikové místo, je bezpečnější opravu odmítnout.

Karbonová oprava proto není jen slepení lomu. Zahrnuje přípravu poškozeného místa, volbu vhodného materiálu, správné orientování vláken, prosycení pryskyřicí, zajištění tvaru, vytvrzení, broušení, případné lakování a podle typu součásti také kontrolu pevnosti.

Poškozený karbonový díl není vhodné zatěžovat jen proto, že prasklina vypadá malá. O skutečném rozsahu poškození nemusí rozhodnout samotný vzhled povrchu a vnitřní vrstvy mohou být narušené i mimo viditelný lom.

Karbon je na opravu vděčný materiál, ale pouze tehdy, pokud se oprava provede správným postupem a pokud rozsah poškození ještě umožňuje bezpečné obnovení konstrukce. U rámů, řídítek, vidlic, ráfků a dalších zatěžovaných dílů má před vzhledem vždy přednost pevnost a bezpečnost.

tags: #jak #slepit #zlomeny #karbonovy