Materiaal vermoeiing (velomobiel gerelateerd)

Vele velonauten zijn hun velomobiel carriere begonnen met een aluminium Alleweder. Zij kennen de scheurende zitjes, trapdozen en hoekjes. Allemaal vermoeiings verschijnselen.

Alleweder velomobiel

Nieuwe generaties velomobielen hebben er nog steeds, maar in steeds afnemende mate, last van. Gescheurde kleerhangers, gescheurde trapstelklemmen, scheuren naast de lassen van kokers en bij de nieuwe Sunrider de veerpoot ophanging (2014) en een vooras (nov2015). Wat er bij de vooras aan de hand is moet ik nog even uitzoeken maar is gegarandeerd een vermoeiings breuk. (is het hogere belasting door zware fiets, door vier wielen, door dat het een testfiets is?, door verkeerde materiaalkeus,) Deze brak naar 10.000km, terwijl er ook fietsen de 35.000 hebben berijkt met hetzelfde ontwerp. Wat op zijn minst opmerkelijk is. Ik heb er voor gekozen om een reserve rechtervoorveerpoot met wat gereedschap in de fiets te pakken en maar te wachten tot de rechterkant gaat. Eind sept. 2016 bij het exstreem testen van een nieuwe serie kunststof wiel brak de andere vooras. Na ongeveer 15.000 km. Blijkbaar gebreurt er bij een 4 wieler, met deze configuratie, net wat anders dan bij drie wielers.

vooras gebroken

vooras

Een van de essentiële zaken die spelen is, is spreiding in de gebruikers fase en spreiding in de productie fase. Je wilt niet, of zo min mogelijk dat de extremen in de gebruikersfase de minimale grenzen van je produkt overscheiden. Zie grafiek hieronder met twee Gausskrommes, gebruikkromme en product kromme. De overlap van de twee krommes is waar het fout gaat.

Als scheuren te snel in de levensduur optreden of gevaarlijke gevolgen zouden kunnen hebben zijn ze onwenselijk en noemen we het kinderziekten en moeten ze eruit. Als ze langzaam optreden en met regulier onderhoud verholpen kunnen worden hoort het er bij. Of dat ze optreden Xmaal na de beoogde levensduur. Daarom deze pagina, om mensen er op attent te maken.

vermoeiingsbreuk aluSunrider testfiets

Vermoeiingsverschijnselen komen ook bij vezel versterkte kunststoffen en diverse stalen voor.

Een stukje over aluminium brackedhuis klemmen.

trapstel velomobiel

 

 

 

Bij mijn klemmen heb ik er nog nóóit last van gehad, maar omdat ik wel bij de problemen van andere betrokken wordt zeg ik er wat over.

van velomobielforem.de

Deze foto komt van het velomobielforem in Duitsland waar men vele comentaren aan deze klemmen besteed. Uit frustratie zijn ze zelf stallen klemmen aan het maken. Jammer voor hun dat hun nederlands zo slecht is. Voor de klemmen die kapot gaan heb ik al jaren de profilen gefreesd van rechthoekig geextrudeerd profiel. De afnemers hebben de rechthoekige profielen aangeleverd, hebben de werktekening geleverd en zagen de profielen in stukjes en boren de gaten erin.

Ik heb mijn klemmen vroeger uit plaat 6082 10mm dik gefreesd en sinds een jaar of vijf heb ik een eigen geextrudeerd profiel. Dat hebben we net (jan 2016) vervangen door een verlichte versie, ook weer een geextrudeerd profiel. In dat profiel frees eerst de gaten en frees ik daarna op 10 mm lengte. Weer een paar procenten gewicht eraf zonder extra inspanning. Één set klemmen voor 86 gram. Het mooie van deze klemmen is dat ze horizontaal én vertikaal klemmen!

klemmen 2016 alligt

Waarom het bij de ene fout gaat op vermoeiing en bij de ander niet, is niet dat het misschien om kleine geometrische verschillen gaat. (Bij extruderen heb je kleine radiusen in hoeken en bij frezen, zoals ik dat al jaren doe niet)

Wat ook zou kunnen, maar wat ik niet meer denk is. Een dik rechthoekig extrusie profiel koelt anders af en wordt met andere procesparameters geproduseerd dan een dun extrusie profiel. Het is waarschijnlijk dat kristal structuur van een dik profiel van buiten en binnen anders is. Vervolgens wordt 80 % van het materiaal weggefreesd. Daarna heb je een profiel over met andere interne structuur en mogelijk spanningen dan mijn profiel dat in een keer aan de maat wordt geextrudeerd.

Ik denk dat het meer om een productiefout gaat bij het extruderen van het rechthoekige basisprofiel.

Het gaat vooral om de foute materiaal structuur door het extruderen wat volgens mij bij dat profiel af en toe goed fout gaat. Onlangs lieten de buren mij een stukje afval materiaal zien waar holtes in zaten. Eerst dacht ik dat het zou gaan om een overgangszone zou zijn als op de plek waar de grote basis blokken aluminium tegen elkaar worden gelegd in de extrusie maschine. Maar later realiseerde ik me dat dat onlogisch is omdat het aantal gebroken klemmen daarvoor te groot is. Ik denk dat men de extrusieparameters dusdanig heeft veranderd ten bate van maximale productie dat in de uitstroom opening stromings problemen zitten. Hierdoor zouden er wervelingen met ongewenste niet-homogene zones en mogelijk de geconstateerde holtes zijn ontstaan. Die holte zaten op de plek waar de meeste klemmen zijn gebroken. Deze fout had ik met al mijn eigen (12 stuks in 15 jaar) en alle gekochte extrusies nog niet eerder gezien.

Men zou zich kunnen afvragen of men de aluminium trapashouders met scherpe buitenhoeken en koker met scherpe hoeken zou wil gebruiken. Wand het is natuurlijk evident dat de afgeronde hoeken in mijn gespoten trapashouder en eigen geextrudeerde koker 40*40 met afgeronde hoeken een veel beter uitgangspunt is om vermoeingsverschijnselen tegen te gaan.

 

Ook nog wat over lassen. Daarna duiken we in onze eigen voorveerpoot ophanging.

Naast lassen zit bij aluminium altijd een zone waar de warmte wel zijn invloed heeft gehad heeft op het kristalrooster, maar er op het oog gewoon uit ziet. De ander kristalrooster is echter wel zwakker. Soms kan men dat zien bij anodiseren. Het kan verkleuren als men niet lang genoeg gebeitst. Goede lassen scheuren zelden, meestal zit de scheur er net ernaast, of op de laatste mm, omdat je daar ook een overgang heb van stijve vorm naar een meer elastische vorm. Door de juiste dimensies en ontwerp is het meestal vermijdbaar. Als je licht bouwt met aluminium (maar ook met andere materialen) is het niet altijd vermijdbaar. Bij Alligt hebbenwe over de jaren heen alle lassen uit het ontwerp gehaald. Overigens meer omdat we daar geen zin in lassen hebben, dan dat we problemen hadden met vermoeiing. Een vermoeingsscheur is goed te herkennen dat er in het eerste deel van de scheur, waar hij begint geen plastische vervorming op treed. Als hij in vochtige omgeving zit komt er meestal zwart slijpsel uit.

vermoeiingsscheur aluvermoeiingsscheur alu

Een vermoeiingsscheur komt door wisselende belasting boven een bepaalde grenswaarde. Bij de veerpootophanging treeden de scheur op tussen de 3000 en 5000 km. Te snel, dus zijn de optredende belastingen te hoog. De dimensies zijn te klein. De nieuwe versie hebben we uit 15 dik gemaakt i.p.v. 8 mm dik. Hierdoor halveren de spanningen ongeveer. Hiermee komen we een heel eind, maar niet genoeg. Ongeveer 2 tot 3 keer zover.

vermoeiings-grafiek

Vermoeingsbreuken zitten vaak bij overgangen van elastische delen naar stijve delen. Daar kunnen we niet zomaar iets aan verandere als we alleen het alu deel bekijken. Het moet tussen de buitenschaal en de binnenschaalomhoog. Al hoe wel. Door het aanzienlijk stijver maken van de veerpoothouder, wordt het subframe nu relatief elastiser. Waar we eerst het subframedeel waaraan de houder werd vastgeschroeft als stijf beschouwden, zien we dat nu niet meer zo. Interesant om te testen bij de 45 km/h vierwieler testfiets, maar onwenselijk. Beter een goedkoop onderdeel vervangen dan een duur. Dan maar de belastingssituatie veranderen. In dit geval dus de bovenkant van de veerpoothouder aan de buitenschaal vastmaken. Dit platte vlak kan in elk geval de remkrachten opnemen. Vooralsnog nemen we daar genoegen mee.

Waarom dan niet gewoor de veerpoot van de Alleweder A4 gepakt in die boven in de wielkast vastgezet? Verleidelijk, maar dan zouden we definitief de voordelen van het subframe en de vormvrijheid aan de binnenzijde loslaten.

Over het algemeen en als je er allert op vermoeiing bent is er geen probleem, vliegtuigen repareren ze ook aan de lopende band. Meestal laten ze de scheur eerst zitten tot ze een bepaalde minimum lengte hebben bereikt, anders wordt repareren te duur. In dit geval wel hinderlijk dat bij ongeveer 20 fietsen deze delen vervangen moeten worden.

Hieronder dan ook even tijdelijk een handleiding om de veerpoothouders te vervangen. Met het goede gereedschap minder dan twee uur werk.

Zet de fiets op zijn kop en demonteer de voorwielen met draadstangen. Haal eerst de remkabel en indien aanwezig de snelheidscensor kabel los.

Haal het bovenste deel met de M8 kogelkop van veerpoothouder los.

Haal de veerpoothouder los.

Maak het gat ongeveer 12 mm breder.

Schoef de nieuwe veerpoothouder met 2 M6 * 25 schroeven vast. Twee gaten passen goed! Let op dat de uitsparing voor de M8 kogelkop aan de voorkant zit.

Boor de overige 3 gaten links en rechts door. Dit is het lastigste van alles. Met een boormachine met haakse kop gaat het goed.

Stop nu de lange bouten M6 * 35 door de gaten en zet een moer op de achterzijde. Af en toe is er geen ruimte voor de draad aan de achterzijde en moet er aan de voorkant 3 onderlegringen worden gebruikt. En bijvoorbeeld ook geen onderlegring aan de achterzijde.

Plaats nu de twee draadstangen door het gat en schoer ze vast.

Kit ze vast.

Zet nu de rest weer op zijn plek. Je krijgt minder vieze handen als je de kit een dag laat drogen.

 

 

 

 

 

 

home