¿Qué hago cuando no estoy seguro de si la fibra de carbono dañada es segura de usar o si necesita ser reemplazada o reparada?

Los compuestos de fibra de carbono están formados por láminas de filamentos de fibra de carbono. Estos suelen estar impregnados de resina. Para hacer estructuras CF, los fabricantes cortarán las láminas y luego las colocarán sobre un mandril u otra estructura. Luego los hornearán a alta presión y temperatura para curar la resina. La imagen a continuación es de un video de Youtube que muestra cómo se fabrican las ruedas Mad Fiber; esa compañía ya no existe, esto es solo para fines ilustrativos. El artículo de metal es un mandril, que es un poco como un molde, excepto que se colocan láminas de carbón en un mandril, en lugar de colocar las cosas en un molde.

Si tiene un marco o componente CF y se dañó de tal manera que puede ver las fibras rotas, necesita reparación o reemplazo. Esto es obvio, pero probablemente valga la pena señalarlo. La imagen de abajo es de Appleman Bicycles, que es un constructor y reparador de cuadros de carbono en mi ciudad. Divulgación, él es local para mí y somos conocidos, pero no soy un cliente. En el lado izquierdo del marco, las fibras están claramente rotas. Puede que no sea tan obvio en el lado derecho, pero estoy bastante seguro de que si vieras ese marco en persona, también verías fibras rotas.

Con esa pregunta trivial fuera del camino, con frecuencia es difícil saber qué hacer si choca contra un cuadro o componente de carbono y no hay daños evidentes. El daño a los elementos de carbono con frecuencia no es visible en la superficie. Sin embargo, un impacto, incluso uno bastante suave, puede provocar una delaminación debajo de la superficie que luego se convierte en una falla mayor. La delaminación es el término técnico de CF para una fractura.

El ultrasonido u otras imágenes se utilizan para inspeccionar piezas CF en la industria aeroespacial. Idealmente, tendríamos esta capacidad ampliamente disponible, pero no la tenemos. Esta es la única forma confiable de detectar una delaminación debajo de la superficie. Es posible que haya un taller de reparación de carbono cerca de usted con esta capacidad, pero su tienda local de bicicletas no puede hacerlo. Muchas personas propondrán una prueba de toque, en la que se golpea ligeramente con una moneda alrededor de la fractura sospechosa y se escucha un cambio en el tono. El problema es que esta prueba es más confiable en superficies planas , y las bicicletas realmente no tienen muchas de esas.

Qué hacer: un conjunto de pasos propuestos para los consumidores

Esta sección se refiere a qué hacer si sufre un impacto que no deja daños visibles. Para impactos mayores, como un accidente de automóvil contra bicicleta o un choque a velocidades de carrera, se recomienda tener más precaución. También depende de qué parte esté involucrada; si tu manillar está dañado y se rompe, es casi seguro que provocará un choque, aunque si eres extremadamente hábil puedes recuperarte (pero no debes contar con poder hacer esto). Creo que lo mismo ocurriría con los tallos y las horquillas. Me inclinaría por reemplazar estas piezas de inmediato si sufre un impacto importante. Los impactos menores se pueden manejar mediante una espera vigilante, pero aún se recomienda cierto nivel de precaución e inspección regular.

Estoy menos seguro acerca de los marcos. En muchos casos, están protegidos de los impactos directos de las otras partes de la bicicleta y de su cuerpo. Una vez más, el caso ideal implicaría una ecografía o una inspección equivalente después de un accidente. En ausencia de eso, propondría una espera vigilante. Familiarícese con cómo suena su bicicleta y cómo se flexiona bajo su pedaleo. Si nota un cambio repentino, deje de andar e intente ver si hay grietas. La imagen a continuación es de un video de Raoul Luescher , un reparador de bicicletas de carbono con sede en Australia. Aquí, una pieza de metal asociada con el sistema de dirección golpeó el tubo de dirección de la bicicleta desde adentro debido a un diseño posiblemente deficiente. Había una pequeña grieta visible desde el exterior.

Creo que se pueden ignorar las chispas de pintura alrededor de las piezas que se manipulan con frecuencia. Estos pueden incluir áreas alrededor de los abandonos. Con frecuencia, las bicicletas de gravel pueden recibir pedacitos de pintura de los fragmentos de grava que vuelan. Algunos ejemplos de lo que creo que son astillas de pintura se encuentran a continuación, tomados de publicaciones recientes.

Por el contrario, la imagen de abajo muestra daños reales. Si miras de cerca el chip, creo que puedes ver algunas fibras rotas. El propietario lo hizo inspeccionar y reparar.

Las reparaciones de carbono pueden no ser tan costosas en comparación con la reparación de marcos de metal. En marcos de metal, el daño implicará con frecuencia reemplazar todo el tubo afectado. En contraste, con el carbono, la segunda foto de las bicicletas Appleman muestra que las reparaciones se pueden localizar solo en el área dañada. Es posible que las reparaciones no sean baratas en comparación con la compra de un marco nuevo; a veces, las empresas pueden estar dispuestas a extender un descuento de choque a los clientes.

Creo que las horquillas, las ruedas, las potencias y los manillares no son rentables de reparar; solo debe reemplazarlos si están dañados. Muchos juegos de ruedas premium están comenzando a venir con garantías de reemplazo en caso de accidente para el propietario original. Como nota al margen, Lightweight Wheels informa que puede reparar algunos daños siempre que la llanta o los radios de carbono no se rompan. Sin embargo, estas son ruedas super-ultra-premium, y no creo que nadie más haga esto.

Como nota al margen, la fibra de carbono no tiene una vida útil inherentemente pobre. Tiene una vida de fatiga muy larga, aunque @NathanKnutson señala correctamente que el concepto de ingeniería de fatiga en metales no se aplica a los compuestos de fibra de carbono.

Una nota sobre manillares y horquillas

Si choca o deja caer una bicicleta, en virtud de su posición, es probable que el manillar sufra un impacto. Por el contrario, es poco probable que golpees una biela de carbono pero no el manillar. En el caso de colisiones frontales, puede suponer que la horquilla también ha recibido un fuerte impacto.

Si un manillar o una horquilla fallan bajo carga, es muy probable que se estrelle. Puede valer la pena ser más conservador con estas piezas si están hechas de carbono e inclinarse por reemplazarlas si se sospecha que están dañadas. De hecho, puede ser un buen consejo reemplazar estas piezas regularmente. Me doy cuenta de que esto es más fácil decirlo que hacerlo, y no estoy al tanto de los intervalos de reemplazo respaldados empíricamente para estas piezas.

Para muchos tubos de cuadro, si un tubo falla bajo carga, un ciclista experto a menudo puede detenerse de forma controlada, y existe cierto grado de redundancia si el tubo es una vaina o un tirante.

Algunas notas sobre la prevención

Según tengo entendido, CF funciona especialmente mal bajo cargas puntuales, es decir, ser golpeado por un objeto pequeño y duro. Si bien esto es más fácil de decir que de hacer, los usuarios pueden considerar todos los escenarios en los que los objetos duros podrían golpear el marco e intentar mitigarlos. En esta pregunta , el usuario empacó su bicicleta en una bolsa, pero la horquilla giró y la pinza del freno de llanta golpeó el cuadro. Si bien la solución sería nuevamente esperar atentamente, vale la pena intentar evitar que sucedan tales cosas. Por ejemplo, si se empaca una bicicleta, se podría intentar acojinar las pinzas del freno de llanta o no empacar objetos duros en la misma maleta.

Una nota al margen: daño superficial menor dentro del marco

Como discuto en otra respuesta , los fabricantes de marcos que diseñan para la competencia de alto nivel obviamente impulsan el diseño del marco. Puede haber casos en los que un tubo de carbono se flexione contra un elemento de metal. Por ejemplo, a finales de 2021, Specialized retiró del mercado sus cuadros y horquillas Tarmac SL7 . La dirección tenía un anillo de compresión en el exterior de la dirección de la horquilla. Cuando la bicicleta golpeó baches, el anillo de compresión tenía un borde relativamente afilado que se clavaba en la superficie del tubo de dirección. Esto eventualmente causaría una falla. Sin embargo, Raoul Luescher planteó un problema con la solución., a saber, que ahora el tapón de compresión, que se cortó a la medida, también podría tener un borde afilado. Mostró una toma de boroscopio del interior de la horquilla donde el borde de un tapón de compresión marcaba la superficie de la horquilla, y argumentó que es probable que falle con el tiempo. En el caso de las bicicletas de carretera de alto rendimiento con mangueras hidráulicas colocadas dentro del tubo de dirección, un problema inexplorado es que, con el tiempo, las mangueras también pueden erosionar las fibras del tubo de dirección.

El consejo de espera vigilante se aplica a los daños causados ​​por eventos únicos. El tema del daño por eventos repetidos es más serio. Sin embargo, es probable que este tipo de daño ocurra fuera de su línea de visión, y podría requerir herramientas especializadas incluso para verlo.