Analýza příčin vzniku trhlin v ráfcích kol
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Diplomová práce hledá příčiny vzniku trhlin u ráfků jízdních kol v nejvíce zatěžovaných místech (v místech otvorů pro dráty). Z tohoto důvodu je v této práci uvedena napěťově deformační analýza jednoduchého modelu ráfku pro provozní zatížení a dále popsán kompletní výrobní proces ráfku. Jako experimentální materiál sloužily ráfky různých výrobců z hliníkových slitin EN AW-6061 a EN AW-6082 ve stavu T6, ve kterých se trhliny začali šířit. K posouzení materiálů ráfků byly využity metody optické spektrometrie, světelné mikroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie, měření tvrdosti dle Vickerse a pro nalezení dalších trhlin byla provedena penetrační zkouška. Na základě provedených experimentů bylo zjištěno u ráfku 1 špatné konstrukční řešení nýtů. Nýty byly u všech vzniklých trhlin rozlomené, čímž vznikly ostré vruby, které iniciovaly únavové trhliny. Materiál ráfku 1 byl v pořádku. U ostatních dvou ráfků byly zjištěny nedostatky v materiálech. U ráfku 2 byl problém s hrubozrnnou rekrystalizovanou strukturou, která nedisponovala dostatkem tažnosti pro operaci zakružování profilu. Zakroužením vznikly trhliny, které se při provozu začaly propojovat. Nedostatečně rychlé ochlazování u ráfku 3 způsobilo vyloučení vytvrzující fáze (zejména fáze mědi) na hranice zrn. Navíc nebyl ráfek vytvrzen na požadované parametry, což mělo za následek praskání korozí za napětí. Hliníkové slitiny jsou ideálním materiálem na ráfky jízdních kol. Vyžadují však spolehlivé konstrukční řešení a dodržování fyzikální metalurgie, která spočívá ve znalosti a využití množství vlivů chemického složení, tváření a tepelného zpracování na mechanické, chemické, fyzikální a technologické vlastnosti.
This thesis looks for the causes of cracks in bicycle rims in the most stressed areas (in places holes for wires). For this reason, in this work is the stress and strain analysis of a simple model of the rim to the working load is given and further the complete production process of the rim is described. As an experimental material were used rims from different producers of aluminum alloy EN AW 6061 and EN AW 6082 T6 temper, in which a crack started to spread. For assessment of rims materials the methods of optical spectroscopy, optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers hardness test were used and for finding another crack penetration test was performed. Based on the performed experiments bad design solution of rivets was found in the rim 1. Broken rivets initiated fatigue cracks. Material of rim 1 was alright. The other two rims were deficiencies in materials. For the rim 2 was a problem with coarse-grained recrystallized structure. The insufficiently rapid cooling for the rim 3 caused exclusion hardening phase (particularly copper phase) at grain boundaries. Moreover, the rim 3 is not cured to the required parameters. Aluminium alloys are an ideal material for bicycle rims. However, they require reliable design solutions and meeting the physical metallurgy, which lies in the knowledge and use of influences of chemical composition, forming and heat treatment on mechanical, chemical, physical and technological properties.
This thesis looks for the causes of cracks in bicycle rims in the most stressed areas (in places holes for wires). For this reason, in this work is the stress and strain analysis of a simple model of the rim to the working load is given and further the complete production process of the rim is described. As an experimental material were used rims from different producers of aluminum alloy EN AW 6061 and EN AW 6082 T6 temper, in which a crack started to spread. For assessment of rims materials the methods of optical spectroscopy, optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers hardness test were used and for finding another crack penetration test was performed. Based on the performed experiments bad design solution of rivets was found in the rim 1. Broken rivets initiated fatigue cracks. Material of rim 1 was alright. The other two rims were deficiencies in materials. For the rim 2 was a problem with coarse-grained recrystallized structure. The insufficiently rapid cooling for the rim 3 caused exclusion hardening phase (particularly copper phase) at grain boundaries. Moreover, the rim 3 is not cured to the required parameters. Aluminium alloys are an ideal material for bicycle rims. However, they require reliable design solutions and meeting the physical metallurgy, which lies in the knowledge and use of influences of chemical composition, forming and heat treatment on mechanical, chemical, physical and technological properties.
Description
Citation
PLUNDRÁK, D. Analýza příčin vzniku trhlin v ráfcích kol [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Materiálové inženýrství
Comittee
prof. Ing. Jiří Švejcar, CSc. (předseda)
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc. (člen)
prof. Ing. Rudolf Foret, CSc. (člen)
prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc. (člen)
prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. (člen)
Date of acceptance
2013-06-11
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení