تجهیزات ورزشی

1. کاربرد مواد کامپوزیت فیبر کربن در زمینه ورزش و اوقات فراغت و فرآیندهای ساخت اصلی

استفاده از فیبر کربن در محصولات ورزشی در دهه 1970 آغاز شد. در آن زمان همه روی هوافضا و صنایع نظامی متمرکز بودند. به هر حال، چنین میدان سطح بالایی، به ویژه مسابقه فضایی ایالات متحده و شوروی، ماهواره ها، فضاپیماها و برنامه های فرود ماه در آن دوره، توجه جهان را به خود جلب کرد.

برای مدت طولانی، مواد کامپوزیتی فیبر کربن با موفقیت در زمینه های مختلف کالاهای ورزشی نفوذ کرده اند و کالاهای ورزشی نیز بخش صنعتی برای کاربرد و توسعه فیبر کربن پس از هوافضا هستند.

مواد کامپوزیت فیبر کربن به دلیل وزن سبک، استحکام بالا و مقاومت در برابر خستگی عالی به ماده انتخابی در صنعت کالاهای ورزشی تبدیل شده اند. الهام بخش بازار کالاهای ورزشی فیبر کربن از جیم فلود در ایالات متحده است که به ادیسون گلف معروف است. در سال 1972، جیم فلود کشف کرد که با استفاده از چوب های فیبر کربن می توان به توپ های گلف 30 یارد دورتر از آهن ضربه زد. پس از آن، فیبر کربن در ورزش‌های دیگر به عنوان جایگزینی برای مواد فلزی مانند بدمینتون، تنیس، بیس‌بال، اسکیت‌برد، اسکی، دوچرخه‌سواری، قایقرانی، تیراندازی با کمان و سایر ورزش‌ها و همچنین ورزش‌های اوقات فراغت مانند ماهیگیری ترویج شد.

 

2. مزایای مواد کامپوزیت فیبر کربن در تجهیزات ورزشی

با پیشرفت جامعه، شیوه زندگی مردم به طور مداوم در حال بهبود است. ورزش در زندگی هر یک از ما نفوذ کرده است. روش های آموزشی سالم و علمی نیز در کانون توجه افراد قرار دارد. نیاز به تجهیزات ورزشی بیشتر و بیشتر می شود. بازار تجهیزات ورزشی جدید نیز در حال گسترش است و نیاز به مواد تجهیزات ورزشی نیز بیشتر و بیشتر می شود. مزایای فیبر کربن در وزن و استحکام آن را به ماده ترجیحی برای تجهیزات ورزشی جدید تبدیل می کند. در نتیجه فیبر کربن به طور فزاینده ای در زمینه تجهیزات ورزشی مورد استفاده قرار می گیرد. مزایای فیبر کربن در تجهیزات ورزشی:

(1) وزن سبک

به جز ورزش های خاص که نیاز به وزن دارند، وقتی افراد از وسایل ورزشی برای ورزش استفاده می کنند، هر چه وسایل ورزشی سبک تر باشد، بهتر است. وزن سبک ورزشکاران را قادر می سازد تا عملکرد بهتری داشته باشند، مانند راکت تنیس، باشگاه، دوچرخه، اسکی، و غیره. که می تواند نیازهای برق را کاهش داده و در مصرف سوخت صرفه جویی کند. فیبر کربن در این زمینه مزایای بی بدیلی دارد.

(2) خواص مکانیکی خوب

استحکام ویژه و مدول ویژه مواد فیبر کربنی را نمی توان از مواد دیگر فراتر برد. خواص مکانیکی منحصر به فرد آن فقط نیازهای تجهیزات ورزشی را برآورده می کند و یک انتخاب عالی برای تجهیزات ورزشی است. کامپوزیت های فیبر کربنی عمدتاً با رزین پخت و قالب گیری می شوند که می تواند نقش بیشتری در طراحی پردازش داشته باشد.

(3) ایمنی، بهداشت و حفاظت از محیط زیست

مواد کامپوزیت فیبر کربن نه تنها مزایای زیادی دارند، بلکه یک ماده سازگار با محیط زیست با تضمین بهداشت و ایمنی هستند. آنها مواد جدید با خواص ویژه هستند. علاوه بر خواص مکانیکی خوب، انعطاف پذیری قوی و ایمنی بالا، منابع قابل بازیافت نیز هستند. آنها بسیار سازگار با محیط زیست هستند و بازیافت آنها آسان است، در حالی که هزینه ها را کاهش می دهند و در منابع صرفه جویی می کنند. این ویژگی ها به مزایای مواد کامپوزیت فیبر کربن در استفاده گسترده از تجهیزات ورزشی تبدیل می شود.

(4) پلاستیسیته بالا

پلاستیک یکی از شروط اساسی برای ساخت وسایل ورزشی است. پلاستیک ها و مواد کامپوزیتی فیبر کربن همگی دارای درجه خاصی از انعطاف پذیری هستند. پلاستیک ها و آلیاژهای آنها را می توان به روش های مختلفی (قالب گیری بادی، قالب گیری تزریقی، اکستروژن، ترموفرمینگ و غیره) پردازش و شکل داد و سپس روی تجهیزات ورزشی اعمال کرد. در مقایسه با سایر مواد رایج، انعطاف پذیری بهتری دارند. با توسعه صنعت ورزش کشورم، مواد مورد استفاده در زمینه تجهیزات ورزشی را می توان به روش های بیشتری برای بهبود عملکرد تجهیزات ورزشی پردازش کرد.

(5) مقاومت خوب در برابر پیری

در کاربردهای واقعی، تجهیزات ورزشی بیشتر در فضای باز هستند و به راحتی تحت تأثیر محیط های طبیعی مانند نور خورشید و رعد و برق قرار می گیرند. در عین حال، موادی مانند اکسیژن، ازن و گازهای اسیدی موجود در جو نیز می توانند به آن آسیب بزنند. علاوه بر این تغییرات دما باعث پیری، ترک خوردن، تغییر رنگ و ... وسایل ورزشی می شود. بنابراین، تجهیزات ورزشی باید در هنگام استفاده، به ویژه در محیط های باز، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر پیری خوبی داشته باشند. الزامات در این زمینه سختگیرانه تر است. اگر مقاومت در برابر پیری ضعیف باشد، به طور جدی عمر مفید تجهیزات را تحت تأثیر قرار می دهد.

3. کاربرد مواد کامپوزیتی فیبر کربن در محصولات ورزشی و تفریحی

کاربرد محصولات ورزشی فیبر کربن را می توان به دو جهت عمده تقسیم کرد. یکی ورزش های رقابتی است که عمدتا بر دقت بالا، بالاتر و سریعتر تاکید دارد. دیگری تناسب اندام و اوقات فراغت روزانه است که به نسبت عملکرد هزینه مناسب نیاز دارد. در حال حاضر محصولاتی که بیشترین مصرف فیبر کربن را در زمینه محصولات ورزشی دارند عبارتند از:

(1) دوچرخه

فولاد ماندگارترین ماده برای دوچرخه است. خاصیت ارتجاعی خوبی دارد و هزینه کمی دارد اما به دلیل تراکم بالا به راحتی زنگ می زند و خسته می شود. آلیاژ آلومینیوم یک ماده رایج در بازار است. سبک است و زنگ نمی زند، اما خاصیت ارتجاعی آن بسیار ضعیف است، به راحتی خسته می شود و راحتی سواری خوب نیست. چگالی آلیاژ منیزیم کمتر از آلیاژ آلومینیوم است و عملکرد اصلی آن شبیه به آلیاژ آلومینیوم است. مقاومت در برابر خستگی آلیاژ تیتانیوم بهتر از سایر مواد فلزی است، اما قیمت آن بالا است و وزن مخصوص آن سودمند نیست. مواد کامپوزیت فیبر کربن دارای استحکام بالا، کشش خوب، چگالی نور و مقاومت در برابر خوردگی هستند. دوچرخه های تولید شده از مواد کامپوزیت فیبر کربن دارای ویژگی های زیر هستند:

الف وزن کل دوچرخه را به طور موثر کاهش دهید

چگالی مواد کامپوزیتی مبتنی بر رزین فیبر کربن به طور کلی تنها 1.6 است. این تنها یک پنجم فولاد است و در مقایسه با آلومینیوم می تواند وزن خود را تا حدود 40 درصد کاهش دهد. ضرب المثلی در صنعت دوچرخه وجود دارد که می گوید در صورت کاهش وزن یک گرم، می توان قیمت آن را یک دلار افزایش داد. قاب دوچرخه کامپوزیت فیبر کربن یک چهارم سبکتر از قاب آلیاژ آلومینیوم است. وزن سبک می تواند اتلاف انرژی فیزیکی را کاهش دهد و در نتیجه سرعت سواری را افزایش دهد.

ب استحکام کلی بدنه بالاست

یک قاب با استحکام خوب به تبدیل نیروی محرکه کمک می کند و عملکرد هندلینگ دوچرخه را بهبود می بخشد. ساختار یک دوچرخه کامپوزیت فیبر کربن قوی است و به راحتی تغییر شکل نمی دهد. تمرین ثابت کرده است که استحکام قاب آن کمتر از قاب فولادی مولیبدن نیست.

ج مقاومت در برابر ضربه خوب

فرکانس طبیعی سازه نه تنها به شکل سازه مربوط می شود، بلکه با مربع مدول خاص ماده نیز متناسب است. فرکانس طبیعی بالا می تواند از آسیب زودهنگام ناشی از رزونانس در شرایط کاری جلوگیری کند. گزارش شده است که آزمایش‌ها بر روی قاب‌هایی با همان شکل و اندازه نشان می‌دهد که لرزش یک قاب آلیاژ آلومینیومی 9 ثانیه طول می‌کشد تا متوقف شود، در حالی که مواد کامپوزیت فیبر کربن با فرکانس طبیعی بسیار بالا تنها 2.5 ثانیه طول می‌کشد تا متوقف شود. میرایی خوب مواد کامپوزیت، ضربه های دوچرخه را کاهش می دهد و راحتی سواری را بهبود می بخشد.
د ایمنی خوب

ماتریس در مواد کامپوزیتی فیبر کربن یک فاز پیوسته است که الیاف کربن مستقل را احاطه کرده و یک سیستم نامشخص پویا را تشکیل می دهد. هنگامی که مواد ضربه می خورند، هنگامی که تعداد کمی از الیاف شکسته می شوند، بار به سرعت به الیاف شکسته نشده توزیع می شود، به طوری که ساختار می تواند بار را تحمل کند و ایمنی سواری را تا حد زیادی بهبود می بخشد. مشاهده علائم آشکار شکست خستگی مواد فلزی عمومی دشوار است و خرابی آنها اغلب ناگهانی است، در حالی که قاب های کامپوزیت فیبر کربن مقاومت بسیار خوبی در برابر خستگی دارند و می توان علائم واضحی را قبل از شکست مشاهده کرد. مطالعات نشان داده است که قاب های کامپوزیت فیبر کربن می توانند بیش از یک میلیون تست برخورد را تحمل کنند.

ه. افزایش آزادی طراحی سازه

مواد کامپوزیتی فیبر کربن دارای ویژگی های ناهمسانگردی هستند. از این ویژگی مواد کامپوزیتی می توان برای چیدمان و چیدن الیاف بر اساس جهت و اندازه بار روی دوچرخه در هنگام رانندگی استفاده کرد. انعطاف‌پذیری تولید مواد کامپوزیتی برای طراحی سازه‌هایی با اشکال مختلف مفید است. به عنوان مثال، دوچرخه های ساده را می توان بر اساس اصول آیرودینامیک طراحی کرد که زیبا و کاربردی هستند و به راحتی می توانند بهترین عملکرد هزینه را به دست آورند. f. مقاومت در برابر خوردگی خوب

مواد پلیمری مقاومت خوبی در برابر اتمسفر اسیدی، قلیایی و صنعتی دارند، بنابراین قاب های دوچرخه ساخته شده از مواد کامپوزیتی فیبر کربنی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی اسیدی و قلیایی دارند.

 

 

شرکت فرانسوی خودروهای اسپورت بوگاتی و تولید کننده دوچرخه هلندی پی جی به طور مشترک سبک ترین دوچرخه جهان را عرضه کردند. طراحی این دوچرخه از ماشین مسابقه اسپرت Chiron بوگاتی الهام گرفته شده است. ساخته شده از مواد کامپوزیت فیبر کربن، تنها 11 پوند (حدود 4.99 کیلوگرم) وزن دارد. بر اساس American Architectural Digest، 95 درصد دوچرخه از مواد کامپوزیت فیبر کربن ساخته شده است.

دانشگاه فنی چک در پراگ از یک فرآیند سیم پیچ فیبر خودکار، ترکیب شده با فناوری حلقه یکپارچه (ILT) که توسط اتصال لوله فیبر پیوسته ایجاد شده است، برای تولید قاب دوچرخه و قطعات مربوطه استفاده می کند. ILT فرآیندی است که عناصر ترکیبی ساختاری (مانند لوله ها و قطعات اتصال) را ترکیب می کند. تمام قطعات به صورت یک تکه تشکیل شده و سپس مونتاژ می شوند.

 

 

مزایای میله های ماهیگیری کامپوزیت فیبر کربن

به دلیل ویژگی های سبک وزن و سفتی بالا، به طور گسترده ای مورد تحسین قرار می گیرد. در فرآیند ماهیگیری، مزایای میله های ماهیگیری فیبر کربن در جنبه های زیر منعکس می شود:
· از آنجایی که میله های ماهیگیری فیبر کربن سبک تر و نازک تر هستند، می توان آنها را به راحتی با یک دست دستکاری کرد.
·به دلیل وزن سبک آن، می تواند از احساس خستگی کاربران جلوگیری کند.
· فیبر کربن می تواند میله های ماهیگیری را طولانی تر کند و میله های ماهیگیری طولانی تر به این معنی است که می توان منطقه ماهیگیری وسیع تری را پوشاند.
· میله های ماهیگیری فیبر کربن به ماهی حساس تر هستند.

چوب ماهیگیری فیبر کربنی ماهیگیران را سال به سال مشتاقتر کرده است و همچنین این میله های ماهیگیری فیبر کربن ماهیگیری را به یک فعالیت سرگرمی محبوب و نه یک ورزش اساسی تبدیل کرده است که بدون شک بازار جدیدی برای رشته فیبر کربن ایجاد کرده است.