Выпрямление рамы карта: когда можно спасти шасси, а когда — только менять

Есть поговорка: контакт — часть гонки. Но иногда этот контакт заходит слишком далеко — с другим картом, бордюром или каким-то неподвижным объектом — и в итоге у тебя погнутая рама.

В большинстве случаев это не конец света — раму относительно легко выправляет специалист, который в этом разбирается. Но бывают и случаи, когда приходится смириться и раскошелиться на новое шасси.

Основы материаловедения

Чтобы понимать, что можно исправить, а что нет, полезно немного разбираться в материаловедении. Рама карта сделана из стальных труб, которые упруги — то есть обладают определённой «пружинистостью»: если их скрутить, согнуть или как-то деформировать внешней нагрузкой (в определённых пределах), они мгновенно вернутся к исходной форме после снятия этой нагрузки. Упругость — это способность материала деформироваться под нагрузкой и точно возвращаться к исходной форме после её снятия. Лучше всего это понятно по графику «напряжение/деформация» для типичной стали, приведённому ниже.

Упрощённо: напряжение в материале пропорционально приложенной нагрузке, а деформация пропорциональна величине изменения формы под этой нагрузкой. По мере роста нагрузки (вертикальная ось графика) растёт и деформация (горизонтальная ось). Материал вернётся к исходной форме, пока мы находимся в зоне «OA» — это упругая (эластичная) зона материала.

В точке «B» материал достигает предела упругости — он же предел текучести (Yield Point), — и дальше при увеличении нагрузки к исходной форме уже не вернётся. Вместо этого, после снятия нагрузки, возврат пойдёт по пунктирной линии от «C» к горизонтальной оси, и на затронутом участке рамы останется видимая остаточная деформация. Предел прочности материала (Ultimate Tensile Strength, UTS) обозначен точкой «D» на графике. В крайних случаях, если нагрузка доходит до точки «E», материал деформируется пластически настолько, что достигает точки разрушения — происходит поломка.

Трубы рамы могут также деформироваться пластически или менять свои упругие свойства из-за усталости металла — процесса, когда нагрузки на раму не такие уж большие, но действуют многократно в течение длительного времени, и в итоге приводят к разрушению. Аналогия: попробуй немного согнуть канцелярскую скрепку. Сначала это трудно, но при многократном сгибании металл в итоге размягчается (в том числе из-за выделяющегося тепла) и ломается — из-за кристаллизации металла и потери упругих свойств.

Итог простой: карт с погнутой рамой не будет ехать правильно. Но хорошая новость — если труба не смялась и не образовала излом (как показано на фото ниже), скорее всего, её можно выправить обратно. А вот если труба уже получила излом — она наполовину «сложилась» и никогда не вернёт прежнюю прочность: скорее всего, придётся раскошелиться на новую раму. Некоторые предлагают вырезать повреждённый участок трубы и вварить новый кусок — но это не рекомендуется: неизвестно, какая именно труба использовалась при изготовлении рамы изначально, и есть риск поставить кусок с несовпадающими характеристиками и более низким пределом прочности.

Материалы рамы

Производители крайне неохотно раскрывают, из чего сделаны их рамы. Все скажут, что рама модели «XYZ» сделана из трубы 25, 30, 32 мм и т.д. — но обычно умолчат про толщину стенки, проходит ли рама термообработку после сварки, и какой конкретно материал выбран. Некоторые производители — например, Haase и Tony Kart — заявляют, что их рамы сделаны из хромомолибденовой стали (Chrome Moly), но опять же не уточняют марку стали. На таблице ниже видно, что предел текучести и предел прочности у разных марок стали могут существенно различаться.

Похоже, что в последнее время производители всё чаще выбирают более мягкую раму вместо жёсткой — она обычно едет лучше за счёт большей гибкости (flex). Этого добиваются по-разному: более тонкостенные трубы, более упругие материалы и другие изменения конструкции рамы. Обратная сторона — такая рама обычно быстрее теряет хорошие ходовые качества по сравнению с более жёсткой, и легче деформируется при ударе. С учётом всего этого стоит ещё раз вспомнить предыдущее предупреждение про вырезание и замену повреждённых труб на раме — никогда нет полной уверенности, что используется правильный материал замены, качественная сварка и предсказуемая зона термического влияния вокруг шва.

Инструменты и оснастка

Для начала нужен жёсткий выправочный стол — что-то вроде показанного на фото. Он позволяет зафиксировать заднюю ось в хомутах на дальнем конце стола, а передняя часть рамы подвешивается на центральном шарнире, что даёт снять замеры по всей предположительно погнутой раме. Для корректной проверки желательно снять с карта все лишние детали — передний и задний бампер, топливный бак, обтекатель (биб), боковины, колёса, двигатель и сиденье: так измерения делать значительно проще.

На самой трассе часто делают «быструю» правку — просто чтобы вернуть часть рамы параллельно и соосно задней оси и успеть в следующий заезд. Это стоит рассматривать только как временную меру до полноценной выправки на стапеле с точными замерами, описанной ниже.

Чтобы исправить изгиб рамы, её очевидно нужно перегнуть в обратную сторону — то есть добиться некоторой пластической деформации. Обычно это делают каким-то рычажным механизмом, например гидравлическим прессом, используя блоки подходящей формы на повреждённом участке, пока остальная часть рамы опирается на другие блоки стола. Понимание того, насколько перегнуть и в каком месте — это уже вопрос опыта и мастерства мастера по правке рам.

Предлагаемая методика выправки

Это ни в коем случае не строгий свод правил, как именно выправлять раму. У каждого специалиста в этой области свои предпочтения, и каждый наверняка будет настаивать, что именно его метод — единственно верный. Цель этого раздела — дать более полное понимание тем, кто пока не в теме, о ключевых моментах, которые учитываются при выправке.

Развесовка

Итог такой: чем точнее замеры при выправке, тем лучше карт будет ехать — работа с точностью до десятых долей миллиметра здесь не редкость. Проверить результат легко: взвесить собранный карт «по углам» (cornering) — то есть поставить колёса на четыре точных весов на ровной поверхности. Кстати, пол в боксе не всегда идеально ровный. Верхние площадки весов должны быть выставлены строго на одном уровне друг с другом (для этого используют длинный уровень) — подложи подкладки под весы, пока их верхние поверхности не совпадут по высоте и спереди-назад, и слева-направо. Затем поставь карт на весы так, чтобы колёса стояли по центру платформы каждых весов. Пилот должен сидеть в карте в полной экипировке, как в гоночный день, а в баке должно быть соответствующее гоночному дню количество топлива. Передние колёса также должны смотреть строго вперёд-назад — иначе показания весов исказятся. Затем снимаем показания.

Итог: развесовка должна быть 50/50 слева направо, и примерно 43% спереди / 57% сзади. Выровнять развесовку можно, перемещая балласт по карту, меняя положение сиденья и т.д. Если сдвигаешь сиденье ради оптимизации развесовки — не забудь, что пилоту всё ещё должно быть удобно и он должен уверенно контролировать карт, иначе быстрее ехать он точно не станет. Чтобы изменить перекрёстную развесовку (cross-weight), карт нужно приподнять или опустить в конкретном углу — обычно перестановкой шайб внутри вилок для изменения клиренса спереди, либо перестановкой кареток подшипников на отверстие вверх или вниз сзади. Подъём оси в конкретном углу снимает вес с этого колеса и переносит его на противоположную сторону, и наоборот. Делай небольшие изменения клиренса и перемеряй перекрёстную развесовку, пока настройка карта не станет оптимальной. Как уже сказано, лучший способ перенести вес с одной стороны на другую — перестановка шайб или кареток подшипников.

Есть ещё один довольно грубый метод, который тем не менее принят частью картингового сообщества. Суть метода — снова слегка погнуть раму, которую ты только что потратил часы и деньги на то, чтобы выправить. Более тяжёлое колесо ставят на подкладку на полу, а кто-то встаёт на остальную часть рамы, создавая нагрузку — тем самым перенося часть веса на колесо с противоположной стороны карта. Как говорится, деньги твои — выбор твой.

Как часто проверять раму

Вечный вопрос — «сколько верёвочке виться». Некоторые топ-команды проверяют раму каждые два-три этапа, хотя большинство ограничивается разом в сезон. Но если твой пилот привычно «собирает» бордюры — стоит проверять раму так часто, насколько позволяет бюджет. Стоит ли проверять совершенно новую раму? Рама прямо с завода в теории должна быть в порядке, но по опыту многих механиков, обращение к опытному специалисту по выправке иногда даёт небольшой, но заметный прирост в поведении карта — даже на новой раме.

Царапины на раме при выправке

Иногда звучат опасения, что процесс выправки повредит финишное покрытие рамы. На практике, при разумном подходе — мягкие подкладки на гидравлическом прессе и грамотно расположенные блоки с тряпками, обёрнутыми вокруг труб для защиты — процесс почти никак не сказывается на покрытии. Но если выбирать между рамой, которая больше не проходит повороты, и рамой с парой царапин после грамотной выправки — большинство, по общему мнению, выберет второе.