Alüminyum vs. Karbon kadro

@berktx Özellikle merak ediyordum. Konu süper. İnşallah içi dolar .

Takip

Ucaklar hakkinda bir bilgi,
"1990’lı yıllarda üretilen boeing 757’lerde %78 Al, %3 kompozit kullanılmasına karşın, 2010’da hizmete giren yeni bir yolcu uçağı tasarımında %65 kompozit, %11 Al kullanılmıştır."
Karbon un alu karsisindaki verimlilik ve dayaniklilik ustunlugunu tartismaya gerek yok bence.

İşe biraz kimya perspektifiyle bakalım bence. Alüminyum 13. elementtir ve bir metaldir. Doğada bulunan alüminyumlar da birçok Al. atomunun metalik bağlarla birbirine bağlanması sonucunda oluşmuştur. Yani en sağlam bağlardan biridir metalik bağlar. Öte yandan Karbon 6. elementtir ve hem metalik hem de ametalik özellik gösterse de doğada genelde iyonik yapıda bulunur. İyonik yapı da metalik bağlar gibi çok sağlamdır ancak örgü (kristal) yapıdadırlar.
Şimdi neticeye gelelim. Metaller çok sağlam olmakla beraber esneklerdir. Yani şekillendirilebilirler bir kuvvet sonucu.
İyonik yapıdaki maddeler ise şekillendirilemez ve esnek değillerdir. Kuvvetlere daha fazla dayansalar da dayanamayacakları bir kuvvet sonucu kırılırlar, esneme payları yoktur.
Burdan Al. mı yoksa C. mi daha sağlıklı kişisel görüşe göre çıkarımda bulunabilir. )))

@NKurtuldu kompozitten kastınız nedir? Polimer matris mi, metal matris mi, seramik matris mi? Evet bir çok çeşitte karbon takviyeli kompozitler kullanılıyor burda önemli olan o takviyelerin üretim yöntemleri, 2000 3000 derecede pirolize edilebilirken karbonlar 180 200 derecede de elde ediliyor. Karbon bir seramiktir ve kırılgandır plastik deformasyona uğramadan kırılırlar, aşınmaları, yüksek sıcaklıktaki mukavemetleri tartışılmaz. Çok özel olmadığı sürece günlük hayatta tercih etmem. Metaller sünektir kolayca işlenebilirler,maliyetleri düşüktür.(demir dışı metaller) Hafiflik konusundada da beni tatmin ediyorlar. Netice olarak diyeceğim o ki kullanım alanlarına göre birbirlerine karşı üstünlükleri var. Ve günlük hayatta Karbon-karbon kompozitler kullanılmaz.

@Ozan Yiğit Tabaş

o zaman ben de bir katkı yapayım. kimyadan çok anlamam ama bu bahsettiğiniz konu inşaat mühendisliğinde malzeme dayanımıyla da ilgili.

yapı çeliğiyle ilgili kuvvet-şekil değiştirme grafiği bu. çeliğin karbon içeriğine göre yük taşıma kapasitesi artar, ama şekil değiştirme kapasitesi azalır. yani karbon içeriği düşük olan çelik daha az kuvvet taşır ama hemen kopmaz, plastikleşerek, şekil değiştirerek de enerji karşılamaya devam eder. daha rijit olan ise fazla şekil değiştirmez.

şöyle düşünebiliriz, karbon-->çikolatalı gofret, alüminyum-->snickers.

karbon kadro dayanımıyla, alüminyum dayanımı arasındaki farkı gerçekten bilmiyorum şahsen, ama karbon kadronun normal bir sürüşle hasar alacağına inanmıyorum. böyle olsaydı bugün bu kadar yaygın olmazdı.

ayrıca malzeme özelliği düşünüldüğünde uygulanan kuvveti iletme konusunda karbon çok daha başarılıdır bu anlatılanlardan yola çıktığımızda.

Esnemezlik bence bisiklet dünyasında karbonu bitiren şey.
Neden çünkü kasisten geçerken ağırlık bir an yükseliyor ve yere doğu ivmesi yer çekimi artıyor sonra tekrar eski haline dönüyor. 50 iile giderken bu anlık bir olay oluyor. Alüminyunm esniyir hatta maşa yaylı ise darbeyi emiyor ama karbon esnemiyor maşa da bir yere kadar.
İki teker bir adamın burak uzun ile yaotığı röportajda bisikletinin karbon mu alüminyum mu olduğunu sormuştu burak uzun şakayla karışık şekilde :"abi karbon olsa evlat acısı gibi koyardı çoktan giderdi" demişti
Cidden de öyle yol bisikletleri bi nebeze daha nazik kullanılıyor dayanabilir ama diğerleri dayanmaz

@Hastateker hocam,

Yol bisikleti tecrubeniz nedir bilemem. Ama yazdiginiz seyler tamamen hatali!.

4000 km kadar alu kadro kullandim. Su an karbon kullaniyorum.
Yollardaki bozukluklari sonumlemede karbon kadro fersah fersah ileride.
Alu, yoldan gelen darbeleri direkt surucuye iletirken, karbon cok guzel sonumluyor.
Yol bisikletinde bunun aksini iddia eden varsa bu isten zerre anlamiyor, ezbere konusuyodur. Net.
Downhill tarzinda durum nedir bilemem.

Burada bir çok değişken faktör var bir malzeme tasarlanırken bir çok unsur göz önünde bulunduruluyor. Kullanım yerinden tutunda kullanım ortamındaki sıcaklığa kadar, @hashus1099 hocam C dayanımı arttırır lakin bi yere, genelde bildiğim kadarıyla 1040 inşaat çeliği kullanılıyor 0.4C içeren demirler. Bu arada Fe-Fe3C diyagramına girersek bi başka ohoo işimiz var beni karbon düşmanı olarak algılamayın karbonun avantajı olduğu kadar, dezavantajıda var.

@Ozan Yiğit Tabaş Yalnız karbonla karbonfiber çok farklı şeyler. Bisikletlerde karbonfiber kullanılır. Karbonfiber karbon ipliklerin reçine ile kaplanıp preslenmesiyle yapılır. Bu yüzden sadece element olarak sağlamlığını karşılaştırmayı pek doğru bulmuyorum.
Asıl soruya gelirsek birkaç yabancı forumda karbon bisikletlerin 40000 km sonra verniğinin aşındığını okumuştum.
When I put the question of the lifespan of a carbon bike to Benoit Grelier, the person in charge of Scott’s bicycle engineering, his answer was clear, “I think it can last your life, actually.”(alıntıdır)
Bir scott mühendisine göre ise karbon kadronuzu ömür boyu kullanabilirsiniz. Gerçi bunu reklam için de söylemiş olabilir. Ancak bazı büyük bisiklet firmaları kadrolarına ömür boyu garanti sağlıyor. Uzun lafın kısası karbon kadronun ömrünü doldurabilecek kadar kullanabileceğinizi pek sanmıyorum.

Karbonla ilgili konuşurken sadece karbon elyafının mekanik özelliklerini incelemek yetmez, elyafları bir arada tutan reçinenin de mekanik özellikleri çok önemlidir. Bu yüzden karbon üretimi yapılırken basınç ve fırınlama prosesi çok önemlidir... Özet olarak yüksek modüllü T1000 gibi bir karbon elyafı tek başına yüksek dayanım gösterirken, tabakaları bir arada tutmak için reçineleme, basınçlandırma ve fırınlama iyi yapılmazsa çok daha düşük dayanım gösterecektir.

Bütün bunlara ek olarak, karbonfiber anizotropik özellik gösterir. Yani malzeme x ve y eksenlerinde farklı mekanik özellikler gösterir. Bu yüzden karbon kadrolari yanal darbelere maruz kalınca alüminyum ve çelik kadrolara göre daha kolay kırılma eğilimi gösteriyorlar...

@Redrock aslen yapı malzemesinden de nefret ederim, kullanacağım malzemenin deformasyon/dayanım kapasitelerinden fazlasını bilmekle pek uğraşmam. yapının salınım yaparak deprem enerjisi emmesi gerekir, bu yüzden yüksek taşıma kapasiteli kırılgam malzemeler işimize gelmez. karbon olarak bakmasak da yüksek dayanımlı kırılgan malzemeler depreme karşı yapı tasarımında kullanışlı değildir mesela.

karbonun da kullanışlı olduğu alanlar kadar, olmadığı alanlar da var.
ancak özellikle yarışlarda kullanılan yol bisikleti gibi kuvvet kaybının minimuma indirilmesinin hedeflendiği bir alanda karbonun avantajlı olduğunu düşünüyorum ben.
bu kuvvet kaybı karbonda ne kadar, alüminyumda ne kadar oluyor orasını bilemiyorum tabi.

@NKurtuldu
Hocam karbon titreşimi emdiği için çatlıyor ya da kırılıyor olabilir mi?
Emmese de direk iletse alüminyum gibi belki de alüminyum o yüzden sağlamdır

Birde yukarıda yazdıklarım işin mekanik boyutuydu. İşin korozif boyutuna gelirsek ek olarak, karbonfiber'in korozif dayanımının alüminyum ve çelik kadrolara göre çok daha iyi olduğunu söylemeliyim. Korozif dayanım açısından bir karşılaştırma yapacak olursak Karbon>Alüminyum>Çelik sıralaması oluşacaktır. Olayı hem mekanik, hem korozif açıdan ele alırsak, büyük darbelere maruz kalmamış kaliteli bir karbonfiber kadronun ömür boyunca kullanılabileceğini düşünüyorum. Aynı şekilde alüminyum kadrolarda uzun süre kullanılabilir. Fakat çelik kadrolar nemli ortam koşullarında çok daha çabuk paslanabildiği için sağlam görünen fakat nemli ortamlarda 20-30 yıl yatmış çelik kadrolara da pek güvenmemek gerek diye düşünüyorum...

Yapı çelikleriyle ilgili yorumlar da yapılmış, bir konstrüksiyoncu olarak çorbada tuzum bulunsun isterim. Bisiklet ve yapı birbirine tamamen zıt iki alan. Bisiklette güç aktarımındaki enerji verimliliğini arttırmak için kadronun rijitliği arttırılmaya çalışılırken, yapı mekaniğinde rijitlikten ziyade darbe dayanımı ve tokluk ön plandadır. Bu yüzden iyi bir yapı çeliği sert ve rijit değil, yeterince sert, tok ve sünek yapıda olmalıdır. Genellikle %0.4 sade karbonlu yapı çelikleri kullanılsa da, ben kendi adıma alaşım elementlerince daha zengin orta karbonlu çeliklerin yapılar için daha uygun olduğunu düşünüyorum.(Bu söylediğim ekstra maliyet getirdiği için tercih edilmez.)

@Hastateker
Titreşimi emdiği için değil, elastik şekil değiştirme kabiliyeti düşük olduğu için çatlıyor. Tabi bu kuvvet eşiği çok düşük değildir ve karbonu çatlatan kuvvetler çelik ve alüminyum kadrolarda da deformasyon oluşturacaktır...

Vakti zamanında Cyclist dergisinin (o zaman henüz TR'de yoktu) İngiliz edisyonundan şöyle birşeyler çevirmiştim. Belki yol gösterici olabilir.

Cyclist çevirilerim


iPhone 'den Tapatalk aracılığı ile gönderildi

@Mert E.
Elinize sağlık Mert bey. Konuyu takibe aldım...

@uguryilmaz144 teşekkürler ağabey duygularıma tercüman olduğun için çeliklerden pek anlamam daha doğrusu anlamak istemiyorum, bölümüm itibari ile sanki bütün malzemeler çelikten ibaretmiş gibi anlatıldığı için tiksinti geldi :/ ve daha çok demirdışı metal-alaşımları, karbona yöneldim. İngilizcesi olan arkadaşlar için sciencedirectten makaleleri okumalarını tavsiye ederim daha çok işin bilimsel kısmını kavrayacaklardır(reklam vs ise kaldırılsın dediğim) malesef ülkemiz tüketim toplumu olduğu için 'pahalı şeyler eşittir iyi şeyler' anlamına büründüğü için ön yargıları kıramıyoruz..

Çok eski yani 10 yaşı aşmış alüminyum kadrom var. En ufak bir hasarı yok ek yerlerinde ve araziye çok girdim onunla.

Karbon malzemenin uçaklarda kullanımının (kompozit diyelim) en büyük avantajı hafifliktir sağlamlık değil. Elbette sağlam ama şöyle söyleyeyim TAI de yıllık eğitimlere gittiğimizde devasa frezeler devasa Alüminyum malzemeleri işleyerek uçakların gövde parçalarını yapıyordu. Tabi her ne kadar alüminyum hafif malzeme de olsa o büyüklükte alüminyum kompozitten daha ağırdır. Uçak kendi ağırlığı ve yakıt ağırlığı dışında yolcu+yük ağırlığını taşır. Tabi para kaybettiren uçağın ağır olması olduğuna göre uçağı daha hafif malzemeden yaparsanız para kazandıran yolcu ve yük kapasitesini arttırırsınız ve yakıt ekonomisi sağlarsınız (uçaklar her zaman tam kapasite uçmaz yani maksimum kalkış ağırlığının değişken olmayan kısmını ne kadar hafif yaparsanız o kadar kara geçer o uçağı kullanan havayolu şirket ve dolayısıyla o markayı tercih eder uçak alırken.

Benim şahsi fikrim karbon kadroların esasen kullan at mantığında paranın yani masrafın çok önemli olmadığı müsabakalarda önem taşıdığıdır. Yani ulusal yada uluslararası bir müsabakada profesyonel sporcular saliselerle yarışıp kazanmakla kaybetmenin çok ince bir çizgiyle ayrıldığı noktada olduğundan hafiflik sağlamlık ve maliyetten önce gelir. Zaten yabancı sporcuların bizdeki gibi tek bisikletleri olmadığından ve her müsabakada aynı bisikleti kullanmak gibi zorunlulukları olmadığından yıllarca hayatta kalan karbon kadro diye bir beklentileri olmadığına eminim. Bizde sporcular meslek olarak bu işi yapmadıklarından elbette bir karbon kadro ellerine geçince çok kazananları hariç elbette uzun süre kullanmak durumunda kalırlar. Üst düzey sporcularda ise göremedikleri bir çatlak nedeni ile kırılan bir kadro onlar içinde aslında büyük felakettir.

Bu bağlamda pro olmayan arkadaşlarımızın aldığı karbon kadrolar aslında çok gerekli bir masraf değil de tatmin duygusu için gereklidir diye düşünmekteyim. Tamam paslanmaz, bozulmaz yıllarca aynı görünümü korur ama en ufak bir çukurda çatlayabilme olasılığı bile yeterince korkutucu bence. Bu kadrolar ne kadar satılırsa üreticiler de yaptıkları masrafları amorti edip yeni kadroların argesi için kaynak sağlarlar. Tıpkı bilgisayar endüstrisinde ilk çıktığında fiyatı 1000 usd olan işlemcinin hala iş görür güçte olmasına rağmen 2-3 yıl sonra 100 usd ye alınabilir hale gelmesi gibi. Zaten aynı silikon bloktan üretilen bu işlemcilerin maliyeti aslında 200 usd ye satılan ile aynı fakat bloğun daha saf yerine geldiğinden ve çeşitli teknik olasılıklar sayesinde daha hızlı çalışabilmeleri onların pahalı satılabilmesini sağlıyor tıpkı bisiklette olduğu gibi paradan önce yüksek işlem gücünün gerektiği büyük kurumlarda olduğu gibi.

Aklımdan geçenleri dilim döndüğünce anlatmaya çalıştım ama sonuç olarak karbon kadrolar pro sporcular dışında gereksiz bir yatırım ve tüketim nesnesi konumunda. Avrupada belki daha ucuza alınabilmesi ve yolların daha iyi olması bu yatırımı amatörler için mantıklı seçenekler arasına soksa da ülkemizde her an üzerinden geçmek zorunda kalınabilecek bozuk bir yol kesiminde bisikletten gelebilecek bir çıtırtının sürücüsüne acaba kadromun neresinden geldi/kadrom çöp mü oldu düşüncesine dalmasına sebep olması ile fahiş satış fiyatları mantıklı bir tercih değil diyor.

Ek olarak şunu da yazma gereği hissettim. Kişilik olarak garanticiyimdir. Mesleğim gereği elektrik ile çok haşır neşir olduğumdan yapacağım bir hata hayatıma yada sağlığıma malolabilir. Bu nedenle genel olarak riskli bir konuda riske girmem, arabama kötü marka yada ucuz lastik almam, markasız yada tanınmamış marka gıda ürününü tüketmem, kalitesiz ucuz elektronik eşyaları satın almam, beni yarı yolda bırakabilecek bir bisikleti asla almam, olsa da kullanmam tıpkı karbon kadro gibi. Ben satınalmak istedikten sonra bir şekilde onu alırım ama karbon kadroyu sevdim , ama onun yüksek kırılabilme olasılığını sevmedim. En kritik anlarda bile güvenebilmem lazım üzerine bindiğim makineye, frenlerine, lastiğine, kadrosuna, göbeğine. KArbon çok havalı, çok dikkat çekici, çok güzel hatta benim gibi ihtiyarlar için hafif olması gayet hoş bir özellik ama bunları durduğu yerde sağlıyor benim için giderken araya karışan diğer hayati parametreler henüz bana güven vermiyor. Bu biraz da apartman dairesinde oturupta sesini hiçbir zaman orta seviyede bile açamayacak birisinin 2x 200 watt amplifikatör alması, kontör satınalacak parası olmayanın 2500TL lik telefon kullanması, benzin masrafının altından kalkamayacak birinin 5000 motor eski Amerikan pikaplarından alması gibi birşey. Sınırları zorlayamayacak ve rahat rahat kullanamayacaksan almayacaksın tabi amacın fiyaka/topluma kendini gösterme kabul ettirme değil ise.

@berktx
Buyur berk tam 23-24 senelik karbon MTB Bisiklet ve bi 24 sene daha gider gibi geliyor bana.


Buda karbon cit diye kirilir diyen arkadaslarimiz icin bir bilgi olsun.
Fuji altamira kaza testi, sonuc basarili.

Özetle karbon daha sağlam ancak esnememe gibi kötü bir huyu var. Yani kalitesiz bir karbon kadronun dayanıklılığı da daha az olacağından elimizde patlama ihtimali var. Ancak sınıfında marka yapmış markalardan bence gönül rahatlığıyla karbon kadro alınabilir.

@ozan aktürk evet haklısın karbon ve karbonfiber tam olarak aynı şey olmasa da işin temelinde yine hammadde olarak karbon kullanılıyor. Yani aslında dediğim yanlış değil, karbon kadroların hâla esneme özellikleri alüminyumların çeyreği kadar bile değil.