Ruckus Composites（Ruckus复合材料）是一家位于美国俄勒冈州波特兰市的碳纤维自行车检测和专业维修店。Ruckus成立于2008年，迄今为止已经评估了13000多辆自行车，维修了6000多辆自行车。这家店是世界各地的专业赛车队和自行车商店的合作伙伴。

公司的老板Shawn Small拥有威斯康星大学密尔沃基分校的机械工程学位。 他从事有关碳的研究和工作已经有十多年了。

大约在四年前，Shawn投资购买了一个Evident 45MG超声测厚仪，用于进行高科技碳纤维的检测、调查和质量控制。在与他的交谈中，我们了解到了他从事碳纤维自行车检测的历程。

使用超声测厚仪检测高科技自行车

Shawn出于对自行车技术的热爱，将Ruckus Composites打造成一个专门研究混合自行车的科学、工程、艺术设计和碳纤维材料的实验室。

在检测过程的开始，首先使用45MG测厚仪进行超声扫查和损伤成像。无损检测仪器可以探测到材料内部的分层缺陷：无需对车架进行物理意义上的切割，就可以“看到”自行车车架的复合材料层的内部结构。

检测人员正在借助45MG测厚仪勾画出碳纤维车架上的损伤区域。

碳纤维自行车工艺复杂，质量也参差不齐。Ruckus使用航空航天级碳纤维对车架进行维修。这家店使用3D打印机，制作出自己的模具，而且还制造了自己的编织或单向碳纤维材料，用于对车架的各种管进行维修，例如：平叉接片、五通和立叉。

Ruckus使用他们自己的材料有策略地对自行车进行加固，可使被修复自行车的坚固性增加约10%。完成了碳纤维修复之后，他们会再次使用Evident 45MG测厚仪对车架进行检测，以确保其安全性能，并做好质量控制。

在淡季，Ruckus通常会对他们自己的材料进行内部测试，方法是轧制自己的车架管，然后再将其反复破坏和修复。

Ruckus还把每一辆送来修复的自行车进行编目。有了这些数据，他们甚至可以自己进行统计建模。

Shawn在接受Fox 12 Oregon（俄勒冈州福克斯12频道）的采访时就自行车的检测过程解释说：“我们可以为某辆特定的自行车出具有关车型和年份的报告，然后会看看哪些地方出了问题。”

通往采用Evident 45MG测厚仪的旅程

由于碳纤维的裂缝通常隐藏在油漆的下面，因此很难发现碳纤维复合材料自行车车架中损坏的迹象。在将Evident 45MG测厚仪纳入到他们的检测过程进行超声扫查之前，Ruckus使用几种传统方法和其他无损检测（NDT）技术对自行车车架进行检测。他们使用的传统检测方法概述如下：

• 肉眼观察：自行车车架上的微小细节，如出现了油漆碎片，可能表明存在裂纹，因此，通过肉眼观察，可以发现材料表面和边缘的分层缺陷。
• 敲击检测：也被称为听音辨识，这种方法是使用锤子或硬物轻轻敲击材料，然后根据听到的声音找到出现分层的部位。如果在层压复合材料中发出清晰的响声，则表明材料的粘结状态良好。相反，如果声音较为沉闷，则表明存在分层缺陷（因为缺陷会减弱冲击力）。
• 但是，无论是肉眼观察，还是听音辨识，都有可能出现人为错误，而且还取决于检测人员的视觉或听觉水平。
• 染料渗透检测：这是一种借助有色或荧光染料的渗出现象而发现表面断裂缺陷的方法。荧光渗透剂需要在黑暗的条件下，使用紫外线黑光灯来涂抹。然后，要清除渗透剂。最后，还需要施用显影剂。
• 在施用渗透剂之前必须要仔细清洁待测材料，否则渗透剂不会充分渗透到缺陷中。如果在使用显影剂之前未完全擦除表面上的渗透剂，则会产生误导性的指示。

这些方法都无法提供碳纤维自行车检测和维修所需的准确性，因此Ruckus Composites转向Evident公司，寻求新的解决方案。

使用45MG测厚仪应对微妙的超声挑战

改用Evident 45MG测厚仪进行检测之前，Ruckus Composites与Evident的工程团队进行了多次讨论。他们还将高端自行车零件的样品送到Evident进行评估。起初，为获得可用的读数，颇费了些周折。

“对自行车进行超声检测是一项特殊而微妙的挑战。不同的自行车在材料和几何结构上存在着很大的差异，而用户对此并不知晓。因此，还需要深入了解自行车的结构，”Shawn说道。

Ruckus与他们当地的Evident销售代表一起定制了长期租用45MG测厚仪的计划，以便有效完成必要的测试和研究。

Shawn解释道：“我们的大部分研究和评估都是在内部进行的。我们没有关于复合材料自行车的现成信息。幸运的是，我们可以制造出各种参考试块（波幅、距离、孔隙度等都符合我们的要求），以满足在检测过程中随时出现的各种参考需求。”

经过一段时间的成功评估，Ruckus Composites决定将便携式Evident 45MG超声测厚仪纳入到他们的检测过程中，以无损方式探测车架结构中复合材料层的内部损伤。

Shawn Small，Ruckus Composites的所有者和总工程师，正在对碳纤维自行车车架进行超声检测，其持握的45MG测厚仪上显示的是A扫描读数。这种A扫描读数显示接收到的超声波能量随时间变化的情况。

45MG测厚仪如何探测到自行车车架内部的损伤

对于那些不熟悉的人来说，我们简单介绍一下45MG超声测厚仪的工作原理：精确测量超声探头所产生的声波脉冲穿过材料一侧所需的时间。

在复合材料中，声能从复合材料内纤维之间的单个晶界散射开来。测厚仪可以探测到材料中的不规则散射图案，并将其反馈给操作人员。

超声测厚仪的工作原理是测量由小探头（换能器）产生的声脉冲穿过被测样件并从样件的内表面或较远的一侧反射回来所需的时间。

要了解更多关于这项技术背后的科学知识，请查阅我们的测厚仪辅导或超声检测的常见问题。

材料力学：碳纤维自行车的优缺点

碳纤维自行车车架或部件中未被发现的潜在裂纹可能会给骑行者带来巨大的灾难性后果。如果支撑您身体的结构在您的身体下面破碎成片，那么根据物理学知识，您的身体也会随之跌落，并对您造成潜在的伤害。

那么，为什么要骑乘碳纤维自行车呢?

答案是碳纤维比铝、钢、甚至钛都要轻得多。碳纤维材料的密度较低，可以吸收来自路面的振动，而不是传递振动。这样一来，碳纤维自行车骑乘起来会更加舒适。复合材料还可以得到塑形，以减少空气阻力。这种阻力基于速度的平方计算，因此减少这种阻力可以大幅提高自行车的骑乘速度。

Ruckus Composites认为碳纤维车架是骑行者对自行车进行的最佳投资之一，因为这种车架似乎具有无限的疲劳寿命和可修复性。虽然这项投资较为昂贵，但是一旦购买，就可以拥有多年。

例如，Shawn解释说，一辆1万美元的碳纤维自行车可以使用20年，而且可以在安全的情况下对它进行许多次结构性的改造。而金属材质的自行车车架，由于所涉及的材料问题，维修成本可能会太高。

成本分析：超声检测在自行车检测中体现的价值

通过对成千上万辆自行车的检测，Ruckus Composites不断地认识到45MG超声测厚仪的宝贵价值。

“我们充分利用了Evident 45MG测厚仪的功能；这款设备已经证明了它的价值所在，” Shawn说道。“45MG已经成为我们日常商业服务的主打设备。”

Shawn Small正在使用45MG测厚仪检测碳纤维车架。

测厚仪可以显示出人类肉眼看不见的结构完整性方面的问题，这是一种非常重要的优势，有助于确保提供优质服务。

“令人惊讶的是，自行车上出现的明显损伤太少了，”Shawn说。“我们需要使用45MG测厚仪来评估复合材料结构的完整性。这种评估还有助于我们准确地制定复合材料维修的流程。”

Shawn继续说：“这有助于我们确保维修服务的质量。例如，我们可以对自行车未损坏的区域进行扫查，并将受损区域与未损坏区域进行比较，以确定修复层的厚度。然后，我们根据这些数据通知我们的铺层技师需要在损坏区域涂抹多少材料。”

Ruckus Composites检测一个完整的车架和前叉收费250美元，如果客户决定在检测后修复车架，则会返还给客户100美元。平均维修费用为500美元，其中包括油漆修复。

Shawn为我们介绍了这种简单的维修过程。

“我们借助45MG测厚仪勾画出受损区域，然后我们设计出锥形复合材料维修方案图。我们用机器清除掉所有损坏的碳纤维，然后再根据我们的铺层计划涂上全新的碳纤维。我们用真空袋和烤箱对结构进行固化，然后会在店内修复车身上所有的油漆和图案，”Shawn说。

Shawn对45MG测厚仪的便携性和易用性也赞不绝口。

“Evident 45MG测厚仪是一台简单的仪器，而这正是它的价值所在。你无需拖着额外的或更大的东西到处走，”Shawn说道。