Сред всички видове пластмаси и композити, разработени от химически технолози, въглеродът (въглеродни влакна) - материал, базиран на най-фините въглеродни нишки - заема специално място в съвременния свят. Той е 75% по-лек от желязото и 30% по-лек от алуминия и въпреки това има якост на опън четири пъти по-висока от най-добрите видове стомана.
Самите въглеродни нишки са доста крехки, така че от тях са изтъкани гъвкави и еластични панели. Чрез добавяне на свързващи полимерни състави към тях се получават пластмаси от въглеродни влакна, които направиха истинска революция в спорта, технологиите и много други области на човешката дейност.
По пътищата, в небето и в морето
Най-широко известната област на приложение на въглеродните влакна е автомобилната индустрия. Първоначално неговата изключителна комбинация от здравина и лекота привлече вниманието на дизайнерите на автомобили от Формула 1, което направи възможно значително намаляване на теглото на състезателните автомобили. Джон Бърнард, инженер в британския автомобилен производител McLaren, за първи път прави части от карбонови влакна в началото на 80-те години. Това даде толкова забележимо увеличение на скоростта, че незабавно доведе състезателния отбор на Макларън до подиума.
Правото да бъдеш най-бърз обаче е много скъпо поради факта, че всички части от въглеродни влакна всъщност се правят на ръка. Въглеродна тъкан от специална тъкан се поставя в леярски форми, след което се свързва с полимерни съединения. На последния етап се обработва при висока температура и налягане. Поради това дълго време въглеродните елементи на каросерията се използват само в суперколи и премиум модели. И едва наскоро беше обявено пускането на серийни модели с части от въглеродни влакна, достъпни за широка публика. Така елементите от въглеродни влакна ще бъдат широко застъпени в структурата на каросерията на новото BMW i3. И в новата версия на Volkswagen Golf GTI VII хечбек, благодарение на капака и покрива от въглеродни влакна, беше възможно да се намали теглото на автомобила с 200 кг наведнъж!
Въглеродните материали са станали още по-широко използвани в производството на самолети, където са започнали да заместват традиционните алуминий и титан. Конструкторите на самолети, работещи в отбранителната индустрия, бяха първите, които оцениха перспективите. Например най-новите руски изтребители Су-47 и Т-50 използват компоненти от въглеродни влакна за крилото и фюзелажа.
Въглеродът също се използва все повече в пътническите самолети, където може да намали разхода на гориво и да увеличи полезния товар. По този начин в Boeing 787 Dreamliner най-малко 50% от елементите на фюзелажа са направени от композитни материали на базата на въглерод, поради което разходът на гориво е намален с 20%. За същата цел най-големият пътнически самолет, Airbus A380, беше оборудван с крила, които са 40% от въглеродни влакна. А фюзелажът на съвременния бизнес самолет Hawker 4000 е почти изцяло направен от този материал!
Въглеродът се използва не по-малко активно в корабостроенето. Причината за популярността му е същата: уникално съотношение сила-тегло, което е жизненоважно в суровите морски условия. В допълнение, корабостроителите оценяват устойчивостта на удар и устойчивост на корозия на този материал.
Както обикновено, пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, бяха първите, използвани в сектора на отбраната. Въглеродните композити се използват за направата на елементи от корпусите на подводници, тъй като те значително намаляват шума и имат стелт ефект, което прави кораба „невидим“ за вражеските радари. А в шведските корвети тип Visbi корпусът и надстройките са направени от въглеродни композити по стелт технология. Използва се многослоен материал с PVC основа, която е покрита със специално изтъкан плат от карбонови нишки. Всеки такъв пакет поглъща и разпръсква радиовълни от радари, предотвратявайки откриването на кораба.
За гражданските кораби радарната невидимост не е необходима, но лекотата, здравината и възможността за производство на части от почти всякаква конфигурация се оказаха много търсени. Най-често карбонът се използва в конструкцията на спортни и развлекателни яхти, където скоростните характеристики са важни.
Елементите на бъдещия плавателен съд са „формовани“ от платна от въглеродни влакна по компютърен модел, сякаш от пластилин. Първо се прави пълноразмерен модел на палубата и корпуса от специална моделна пластмаса. След това, използвайки тези шаблони, панелите от въглеродна тъкан се залепват ръчно на слоеве, държани заедно с епоксидни смоли. След изсъхване готовото тяло се шлайфа, боядисва и лакира.
Има обаче по-модерни методи. Например италианската компания Lanulfi успя почти напълно да автоматизира процеса. С помощта на 3D моделиране големите структурни елементи на съда се разделят на по-малки, но идеално съвпадащи части. По компютърен модел с помощта на компютърно управлявана машина се изработват основите, които служат като матрици за залепване на части от карбон. Този подход ни позволява да постигнем максимална точност, което е много важно за работата на спортните яхти.
Карбон за всеки
Въглеродът започва все повече да се използва в строителството. Добавянето на въглеродни влакна към бетона го прави много по-устойчив на външни влияния. Всъщност се получава суперздрав монолит с много плътна повърхност. Тази технология се използва при изграждането на небостъргачи и язовири, както и при строителството на тунели.
Струва си да се споменат материали за укрепване, ремонт и възстановяване на стоманобетонни повърхности - специални платна и плочи, изработени от въглеродна тъкан (например Mapewrap или Carboplate). Те ви позволяват напълно да възстановите структурата, без да прибягвате до скъпо и не винаги възможно повторно пълнене.
За големи предприемачи и частни строители такава иновация като използването на въглерод в мазилката за изолационни фасади е от особен интерес.
справка
„Добавянето на миниатюрни въглеродни влакна с диаметър по-малък от 15 микрона към армиращия състав води до много важен резултат - многократно увеличаване на устойчивостта на удар на фасадата“, казва Роман Рязанцев, ръководител на проекти в CAPAROL, експерт в областта защита и топлоизолация на фасади на сгради. „По-конкретно, въглеродната добавка в системата за мазилка CAPATECT Carbon (Caparol) позволява на фасадата да издържа на удари с енергия до 60 джаула без вреда – това е десет пъти повече, отколкото могат да издържат конвенционалните версии на фасадите с мазилка.“
Ако собственикът на вила реши да използва такава система за външна декорация на дома си, той не само ще намали разходите за отопление и ще осигури благоприятен вътрешен микроклимат, но и ще защити стените от всякакви механични влияния. Голяма градушка разбива винилови сайдинги и оставя вдлъбнатини в обикновената пясъчна мазилка. Силните ветрове, носещи отломки и клони на дървета, също могат да повредят фасадата. Но покритието с добавяне на въглеродни влакна няма да остави следа. Освен това тя не се страхува от такива ежедневни влияния като удар с топка или шайба в детски игри.
„Обикновено, за да предпазят сутеренната част на фасадата от случайни повреди, те използват каменна облицовка, например порцеланови каменинови изделия“, отбелязва Даниил Мазуров, ръководител на отдела за продажби на едро на московската строително-търговска компания PKK Interstroytekhnologii. – Но за да завършим сутерена на жилищен комплекс, който в момента се строи в южната част на Москва, решихме да опитаме система за мазилка от въглеродни влакна. При сравнителни тестове той показа много впечатляващи резултати.
Вадим Пашченко, ръководител на отдел WDVS на Московския регионален отдел на компанията CAPAROL, назовава още една ценна последица от използването на армиращи компоненти с въглеродни влакна в системата за мазилка: фасадата става устойчива на температурни деформации. За архитектите и собствениците на частни къщи това означава пълна свобода в себеизразяването - можете да боядисате стените на къщата във всеки от най-тъмните и наситени цветове. С традиционната цименто-пясъчна мазилка подобни експерименти могат да завършат тъжно. Тъмната повърхност на стената се нагрява твърде бързо под слънчевите лъчи, което води до образуване на пукнатини във външния защитен и декоративен слой. Но за фасадна система с въглеродни влакна такъв проблем не съществува.
Днес частни вили и търговски сгради, училища и детски градини, които се открояват от общия фон, започват да се появяват в цяла Европа, за които карбонът е помогнал да придобият изразителни и богати цветове. Тъй като руските собственици на частни къщи започват да експериментират с цветовете на фасадите, отдалечавайки се от традиционните пастелни нюанси, тази иновативна технология става търсена в нашата страна.
Generation Next
Вече е невъзможно да си представим високотехнологична индустрия без въглерод. Той става все по-достъпен за обикновените хора. Вече можем да закупим карбонови ски, сноуборд, планински обувки, спининг пръчки и велосипеди, каски и друго спортно оборудване.
Но той вече се заменя от ново поколение материали - въглеродни нанотръби, които са десетки пъти по-здрави от стоманата и имат множество други ценни свойства.
Схематично представяне на нанотръба
Така канадският производител на облекло Garrison Bespoke разработи мъжки костюм, изработен от плат на базата на въглеродни нанотръби. Тази материя спира куршуми с калибър до .45 и предпазва от прободни рани. Освен това е 50% по-лек от кевлара, синтетичен материал, използван за направата на бронежилетки. Такива костюми със сигурност ще станат модерни сред бизнесмени и политици.
Сред най-фантастичните приложения на въглеродните нанотръби е космическият асансьор, който ще позволи доставянето на товари в орбита без скъпи и опасни изстрелвания на ракети. Неговата основа трябва да бъде тежкотоварен кабел, опънат от повърхността на планетата до космическа станция, разположена на геостационарна орбита на височина 35 хиляди километра над Земята.
Тази идея е предложена от големия руски учен Константин Циолковски през 1895 г. Но досега проектът изглеждаше неосъществим по технически причини, защото не бяха известни материали, от които да може да се направи толкова здрав кабел. Въпреки това, откриването на въглеродни нанотръби в началото на 1990 г. ни принуди да преразгледаме границите на възможното. Нишка с дебелина милиметър, изтъкана от въглеродни нанотръби, може да издържи натоварване от приблизително 30 тона. Това означава, че евтиното и безопасно пътуване до орбита с космически асансьор се превръща от научна фантастика в практическа задача за инженерите.
Известно е, че солидният показател за якост на опън спрямо собственото си тегло, който има въглеродните влакна, е уникално постижение на материала и отваря ярки перспективи за използване в националната икономика. Използването на въглерод в съвременното строителство все още не е широко разпространено, въпреки че не е трудно да се купи въглерод в днешно време. Но простите и надеждни методи на приложение обещават да продължат дълго време.
Въглеродни влакна
Първото производство на въглеродни влакна чрез пиролиза на вискозни влакна и използване за нишки с нажежаема жичка е патентовано от Едисън в края на 18 век.
Повишеният интерес към влакната се появява през 20 век в резултат на търсенето на материал за композитни компоненти при производството на ракетни и авиационни двигатели.
По отношение на своите качества: топлоустойчивост и топлоизолационни свойства, както и устойчивост на корозия, въглеродните влакна нямаха равни.
Характеристиките на първите проби от полиакрилонитрилни (PAN) влакна бяха ниски, но подобренията в технологията направиха възможно получаването на въглеводородни влакна с якост на въглеродните влакна от 2070 MPa и модул на еластичност от 480 GPa.
Днес въглеродните влакна или въглеродните влакна имат широк спектър от приложения в строителството:
- за външна армировъчна система
- за ремонт на носещи конструкции на складове и мостове, промишлени и жилищни сгради.
Използването на продукти от въглеродни влакна позволява извършването на строителни дейности, в сравнение със съществуващите методи за реконструкция или укрепване, бързо и ефективно.
Но една история за постиженията на въглеродните влакна би била непълна, без да се спомене използването им в производството на части за самолети.
Постиженията на местните производители на самолети осигуряват здравословна конкуренция на Mitsubishi Heavy Industries, която произвежда части за Boeing 787.
Производство на изделия от полимерни материали
Полимерният материал - карбон е тънковолокнеста нишка ø от 5 до 15 микрона, образувана от въглеродни атоми и обединени в микрокристали. Това е подравняването по време на ориентацията на кристалите, което дава на нишките добра здравина и удължение, ниско специфично тегло и коефициент на топлинно разширение и химическа инертност.
Производствените процеси за производство на PAN влакна включват автоклавна технология и последващо импрегниране за армиране със смола. Въглеродните влакна се вливат в пластмаса (препрег) и се вливат в течна пластмаса, укрепвайки влакнестите нишки под налягане.
Според физическите характеристики въглеродните влакна се разделят на видове:
- високоякостни въглеродни влакна (състав от 12 000 непрекъснати влакна)
- карбонизирани въглеродни влакна с общо предназначение(усукана нишка от 2 или повече влакна с дължина до 100 mm).
Структурите от въглеродни влакна, подсилени с продукти, направени от материала, намаляват теглото на конструкцията с 30%, а химическата инертност позволява използването на въглеродни тъкани при пречистване на агресивни течности и газове от примеси като филтър.
Производството на въглеродни влакна е представено в това видео.
Гама продукти от въглеродни влакна
карбонови тъкани
Основният продукт, произведен от високомодулни въглеродни влакна, е въглеродна тъкан с дебелина от 1,6 - 5,0 mm, имаща структура на тъкана гладка тъкан с плътност от 520 до 560 g/m².
Карбоновите тъкани, които имат нулев коефициент на линейно разширение, са силно устойчиви на деформация и корозия.
Характеристиките на стандартните въглеродни тъкани са:
Параметрите на карбоновите тъкани са:
- ширина на острието 1000-2000мм
- въглеродно съдържание 98,5%
- плътност 100-640 g/m2
- дебелина 0,25-0,30 мм.
В допълнение към въглеродните тъкани, основните продукти от високомодулни влакна са ленти и шнурове.
Има следните видове тъкани въглеродни тъкани, които до известна степен влияят върху мобилността на продукта:
- бельо тъкане, създадено чрез преплитане на всяка основна нишка с 1/1 вътъчна нишка, създавайки по-добра здравина и движение на тъканта
- сатен тъкане, при което една вътъчна нишка преплита 4-5 нишки на основата, намалявайки възможността тъканта да се огъне твърде много
- кепър тъкане, при което броят на нишките на основата е покрит със същия брой нишки на вътъка.
Пример за възможността за тъкане на кепър е многоцветната въглеродна тъкан. Многоцветната въглеродна тъкан се използва успешно за създаване на кевларени дрехи и неща, които са хигроскопични и способни на обмен на въздух. Кевларът, произведен от технически нишки с различна плътност и структура, вече навлезе в употреба в автомобилната и военната индустрия, измествайки фибростъкло и стомана.
Предимствата на карбона са ясно изразени в продуктите, изработени от карбонизирани въглеродни влакна.
продукти от карбонизирани влакна
Гамата от продукти, произведени от карбонизирани влакна, е по-разширена и е представена от:
- карбонизирана въглеродна тъкан RK-300 (заместител на фибростъкло)
- тъкан с едностранно алуминиево покритие RK-300AF (подобрените свойства поради термичния екран позволяват използването на въглерод като топлоизолационен материал за намотка)
- въглеродни строителни тъкани 1k, 3k, 6k, 12k, 24k, 48k
- карбонизирани ленти и шнурове.
Тъканото платно, изработено от въглеродни или карбонизирани влакна, изпълнява отлични функции за подсилване, независимо от вида на пълнителя.
В допълнение, екрани, които абсорбират EMR, термодвойки и електроди, както и радиотехнически продукти се правят с помощта на карбонизирани влакна.
производство на басейни с карбонова армировка
При производството на басейни с армировка от въглеродни влакна, технологията включва етап на добавяне на армировка от въглеродни влакна, дървесна балса и порест каучук към керамичния слой. Основата за създаването на двойна рамка на купа за басейн с въглеродна армировка бяха изградените диаграми на натоварване и допустимите напрежения върху материала.
Нека заключим, че нарастващата популярност на използването на въглеродни влакна в бъдеще ще може да измести армиращите материали от пазара.
Пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, са композитни материали на базата на въглеродни влакна и полимерни свързващи вещества, където различни видове въглеродни влакна и влакнести материали се използват за армиране.
Производство на пластмаси, подсилени с въглеродни влакна
Основните методи за производство на композити, подсилени с въглеродни влакна, са общи за влакнестите материали. Пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, обикновено се произвеждат от предварително подготвени препреги, като се използват методите на пресоване, пултрузия, полагане, последвано от пресоване. Въглеродните влакна се характеризират с висока крехкост, което изисква повишено внимание при преработката им в подсилени с въглеродни влакна пластмаси: необходимо е да се извършва пресоване при високо налягане, както и да се избягват резки завои на усилващите пълнители.
За по-лесна употреба, премикси, препреги и пресови влакна се произвеждат на базата на въглеродни и графитни влакна и полимерни смоли, т.е. материали, съдържащи определено количество армиращ пълнител и полимерна матрица, подготвени за производство на детайли и изделия.
Най-често използваните свързващи вещества са термореактивни смоли - епоксидни, фенолни, полиимидни, които осигуряват висока адхезия и висока степен на изпълнение на механичните свойства на въглеродните влакна, както и термоустойчивите термопласти: ароматни полиамиди, полисулфони, поликарбонати. Използването на термопласти с ниска топимост като полиолефини и алифатни полиамиди не е препоръчително, тъй като те не позволяват да се реализират много от свойствата на въглеродните пълнители.
Високоякостните и високомодулни пластмаси, подсилени с въглеродни влакна, са изработени от подходящи видове въглеродни нишки, нишки и ленти с високи механични характеристики. За най-пълно изпълнение на механичните свойства на въглеродните пълнители се използва предимно еднопосочно и напречно полагане.
Свойства на въглеродните влакна
Съставът на пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, се определя от изискванията към продуктите, произведени от тях. Въглеродните пластмаси на базата на карбонизирани или графитизирани влакна включват: пресови материали на базата на въглеродни (обикновено карбонизирани) нетъкани материали и нарязани влакна; въглеродни текстолити на основата на въглеродни (карбонизирани) и графитни тъкани; високоякостни и високомодулни въглеродни пластмаси на базата на въглеродни (графитизирани) нишки, ленти, снопове под формата на профили, навити продукти, листове.
Графитните влакна и влакнестите материали имат по-високи механични и термични свойства, но са доста скъпи.
Механичните свойства на армираните с въглеродни влакна пластмаси по посока на армировката се определят до голяма степен от свойствата на армиращите влакна и тяхното местоположение; в по-малка степен те зависят от свързващото вещество. Температурните характеристики на пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, се определят главно от свойствата на свързващите вещества.
Въглерод-въглеродните материали могат да работят при високи температури и в инертна среда - до 2500°C.
Приложение на карбонови плоскости
Въглеродните пресови материали и текстолитите се използват за производството на различни части, като антифрикционни, химически устойчиви и др. Те се използват, по-специално, за направата на лагерни черупки. На базата на пресовани влакна и листови въглеродни препреги с фенолни и други химически устойчиви матрици се произвеждат помпени части, фитинги, топлообменници и композитни химически устойчиви покрития върху метални изделия (най-често контейнери и друго химическо оборудване). Пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, също се използват за замяна на използвани преди това материали на базата на азбест (фаолит).
Въглеродните пластмаси на базата на фенолни и полиимидни свързващи вещества, както и въглерод-въглеродни материали се използват като силно топлоустойчиви структурни продукти и покрития. Изборът на тези свързващи вещества се дължи на факта, че по време на карбонизацията те се превръщат в кокс с висок добив на въглерод, като същевременно образуват доста силна въглеродна матрица.
Високоякостните и високомодулни подсилени с въглеродни влакна пластмаси, както и ламинати от въглеродни влакна се използват за производството на най-критичните части и продукти в самолети, кораби, други превозни средства, медицинско оборудване, спортни продукти и протези.
Като антистатични материали се използват термопласти, съдържащи въглеродни влакна в количества до 2-3%. Ефективността на използването на въглеродни влакна като пълнител е значително по-висока от традиционните добавки за сажди, тъй като влакната образуват електропроводима „мрежа“ в материала със значително по-ниско съдържание.
Въглеродните материали имат и медицински приложения: живите организми не ги отхвърлят. Следователно, ако закрепите счупена кост с щифт на базата на въглеродни влакна и замените повреденото сухожилие с лека и здрава въглеродна лента, тогава тялото няма да възприеме този материал като чужд.
Могат да се разграничат следните области на приложение на въглеродни влакна и въглеродни влакна:
Ракетна техника, самолети (самолети, хеликоптери, малки самолети);
Корабостроене (военни кораби, спортно корабостроене);
Автомобилна индустрия (спортни коли, мотоциклети, тунинг);
Спортно оборудване (велосипеди, тенис ракети, въдици);
Специални продукти (лопатки на вятърни турбини и др.).
Въглеродни влакна- материал, състоящ се от тънки нишки с диаметър от 3 до 15 микрона, образувани главно от въглеродни атоми. Въглеродните атоми са подредени в микроскопични кристали, подредени успоредно един на друг. Подравняването на кристалите дава на влакното по-голяма якост на опън. Въглеродните влакна се характеризират с висока якост на опън, ниско специфично тегло, нисък коефициент на термично разширение и химическа инертност.
Производството на въглеродни влакна в Русия се извършва от компанията Composite-Fiber LLC, част от холдинга Composite.
Въглеродните влакна са основата за производството (или въглеродни пластмаси, от "въглерод", "карбон" - въглерод). Подсилените с въглеродни влакна пластмаси са полимерни композитни материали, направени от преплетени нишки от въглеродни влакна, разположени в матрица от полимерни (обикновено епоксидни) смоли.
Въглеродните композитни материали се характеризират с висока якост, твърдост и ниско тегло, често по-здрави от стоманата, но много по-леки.
Производство на полимерни материали
Нашата оферта
Производството на полимерни материали изисква значителен опит. За постигане на приетите стандарти за качество са необходими не само квалифицирани служители, но и утвърдена технология за производство на продуктите. Поради тези причини всички представени са с високо качество, гарантират постигането на целите си и имат редовни положителни отзиви.
В каталога можете да изберете продукти за следните области:
- машиностроене;
- космическа и авиационна индустрия;
- вятърна енергия;
- строителство;
- Спортна екипировка;
- Стоки за общо потребление
Е наш производство на изделия от полимерни материалиможе да ви осигури необходимото количество продукти. Няма ограничения в обема на поръчката. В същото време можете да разчитате на пълна консултация от професионалисти и бързо изпълнение на поставените задачи. Производството на полимерни материали в Русия, което извършваме, дава възможност за закупуване на необходимите каталожни артикули чрез системата за търговия на едро. Разгледайте нашия каталог и ако все още имате въпроси, не ги отлагайте за по-късно и се свържете с нашата служба за поддръжка точно сега.
Защо цената на въглеродните влакна е толкова висока?
Високата консумация на енергия е основната причина за високата цена на въглеродните влакна. Това обаче е повече от компенсирано от впечатляващия резултат. Дори не мога да повярвам, че всичко започна с „мек и пухкав“ материал, съдържащ се в доста прозаични неща и познат не само на служителите на химическите лаборатории. Белите влакна - така наречените полиакрилонитрилни съполимери - се използват широко в текстилната промишленост. Те са част от шивашки, костюмни и трикотажни платове, килими, брезенти, тапицерски и филтърни материали. С други думи, полиакрилонитрилните съполимери присъстват навсякъде, където акрилните влакна са споменати на придружаващия етикет. Някои от тях „служат” като пластмаси. Най-често срещаната сред тях е ABS пластмасата. Така се оказва, че въглеродът има много „братовчеди“. Въглеродната нишка има впечатляваща якост на опън, но способността й да „поема удар“ при огъване е намалена. Ето защо, за еднаква здравина на продуктите, е за предпочитане да се използва плат. Влакната, организирани в определен ред, си „помагат“ взаимно да се справят с натоварването. липсва това предимство. Въпреки това, чрез определяне на различни ориентации на слоевете, е възможно да се постигне необходимата якост в желаната посока, значително да се спести от масата на частта и да не се укрепват ненужно маловажни места.
Какво е въглеродна тъкан?
За производството на въглеродни части се използват както прости въглеродни влакна с произволно разположени нишки, които запълват целия обем на материала, така и тъкан (Carbon Fabric). Има десетки видове тъкане. Най-често срещаните са Plain, Twill, Satin. Понякога тъкането е условно - лента от надлъжно разположени влакна се „хваща“ с редки напречни шевове, за да не се разпадне. Плътността на тъканта или специфичното тегло, изразена в g/m2, освен от вида на тъкането, зависи от дебелината на влакното, което се определя от броя на въглеродните влакна. Тази характеристика е кратна на хиляда. И така, съкращението 1K означава хиляда нишки във влакно. Най-често използваните платове в моторните спортове и тунинга са платове с гладка и кепър тъкан с плътност 150–600 g/m2, с дебелина на влакната 1K, 2,5K, 3K, 6K, 12K и 24K. 12K тъканта също се използва широко във военни продукти (корпуси и глави на балистични ракети, роторни перки на хеликоптери и подводници и т.н.), тоест там, където частите изпитват колосални натоварвания.
Има ли цветен карбон? Има ли жълт въглерод?
Често можете да чуете от производители на тунинг части и в резултат на това от клиенти за „сребрист“ или „цветен“ карбон. Цветът "сребро" или "алуминий" е просто боя или метално покритие върху фибростъкло. И е неподходящо да наричаме такъв материал въглерод - това е фибростъкло. Радващо е, че в тази област продължават да се появяват нови идеи, но характеристиките на стъклото не могат да се сравняват с въглеродните въглища. Цветните тъкани най-често се изработват от кевлар. Въпреки че някои производители използват фибростъкло и тук; Има дори боядисана вискоза и полиетилен. Когато се опитвате да спестите пари, като замените кевлар със споменатите полимерни нишки, адхезията на такъв продукт към смоли се влошава. За издръжливост на продукти с такива тъкани не може да става и дума. Имайте предвид, че Kevlar, Nomex и Tvaron са патентовани американски марки полимери. Тяхното научно наименование е "арамиди". Това са роднини на найлоните и найлоните. Русия има свои собствени аналози - SVM, Rusar, Terlon SB и Armos. Но, както често се случва, най-„популяризираното“ име - „Кевлар“ - се превърна в нарицателно за всички материали.
Какво е кевлар и какви са неговите свойства?
По отношение на тегло, якост и температурни свойства, кевларът е по-нисък от въглеродните влакна. Способността на Kevlar да издържа на натоварвания при огъване е значително по-висока. Именно с това се свързва появата на хибридни тъкани, в които карбонът и кевларът се съдържат приблизително по равно. Частите с въглеродно-арамидни влакна възприемат еластичната деформация по-добре от въглеродните продукти. Те обаче имат и недостатъци. Въглеродно-кевларният композит е по-малко издръжлив. Освен това е по-тежък и се „страхува“ от вода. Арамидните влакна са склонни да абсорбират влагата, което засяга както самите тях, така и повечето смоли. Въпросът не е само в това, че „епоксидът“ постепенно се разрушава от водно-солевия разтвор на химическо ниво. Отопляйки и охлаждайки и като цяло замръзвайки през зимата, водата механично разхлабва материала на детайла отвътре. И още два коментара. Кевларът се разгражда, когато е изложен на ултравиолетова светлина, а формованият материал в смолата губи някои от чудесните си свойства. Високата устойчивост на разкъсване и рязане се отличава с кевларовата тъкан само в „суха“ форма. Следователно арамидите показват най-добрите си свойства в други области. Подложките, ушити от няколко слоя от такива материали, са основният компонент за производството на леки бронежилетки и друго оборудване за безопасност. Кевларените нишки се използват за тъкане на тънки и здрави корабни въжета, за направата на корда в гуми и използването им в задвижващи ремъци на машини и предпазни колани в автомобили.
Възможно ли е да се покрие частта с въглеродни влакна?
Непреодолимото желание да имате черно-черни или черно-цветни карирани части в колата си доведе до появата на необикновени сурогати от въглеродни влакна. Тунинг магазините покриват дървените и пластмасови вътрешни панели с карбонова тъкан и ги запълват с безброй слоеве лак, с шлайфане между тях. Всяка част изисква килограми материали и много работно време. Човек може да се възхищава на упоритата работа на майсторите, но този път не води доникъде. „Бижутата“, направени по тази техника, понякога не могат да издържат на температурни промени. С течение на времето се появява мрежа от пукнатини и части се разслояват. Новите части не са склонни да се поберат на оригиналните си места поради голямата дебелина на лаковия слой.
Как се правят въглеродни и/или композитни продукти?
Технологията на тяхното производство се основава на характеристиките на използваните смоли. Има много съединения, както правилно се наричат смолите. Студено втвърдяващите се полиестерни и епоксидни смоли са най-често срещаните сред производителите на комплекти от фибростъкло, но те не са в състояние да разкрият напълно всички предимства на въглеродните влакна. На първо място, поради слабата сила на тези свързващи съединения. Ако добавим към това лоша устойчивост на високи температури и ултравиолетови лъчи, тогава перспективите за използване на повечето обикновени марки са много съмнителни. Карбонова качулка, изработена от такива материали, ще има време да пожълтее и да загуби формата си в рамките на един горещ летен месец. Между другото, „горещите“ смоли не харесват ултравиолетовото лъчение, следователно за безопасност частите трябва да бъдат покрити с поне прозрачен автомобилен лак.
Съединения за студено втвърдяване.
„Студените“ технологии за дребномащабно производство на нискокритични части не позволяват развитие, тъй като имат и други сериозни недостатъци. Вакуумните методи за производство на композити (смолата се подава в затворена матрица, от която се евакуира въздух) изискват продължителна подготовка на оборудването. Нека добавим към това смесването на смолни компоненти, което „убива“ много време, което също не допринася за производителността. За ръчно лепене изобщо няма смисъл да говорим. Методът за пръскане на нарязани влакна в матрица не позволява използването на тъкани. Всъщност всичко е идентично с производството на фибростъкло. Просто се използват въглища вместо стъкло. Дори най-автоматизираният от процесите, който също така позволява работа с високотемпературни смоли (метод на навиване), е подходящ за тесен списък от части със затворено сечение и изисква много скъпо оборудване.
Епоксидните смоли с горещо втвърдяване са по-здрави, което позволява пълното разкриване на качествата. За някои „горещи“ смоли механизмът на полимеризация при „стайна“ температура започва много бавно. Това е, на което се основава така наречената препрег технология, която включва нанасяне на готовата смола върху въглеродни влакна много преди процеса на формоване. Готовите материали просто чакат в складовете.
В зависимост от марката смола, времето в течно състояние обикновено продължава от няколко часа до няколко седмици. За да се удължи годността, приготвените препреги понякога се съхраняват в хладилници. Някои марки смоли „живеят“ години наред в завършен вид. Преди добавяне на втвърдителя, смолите се нагряват до 50–60 ° C, след което след смесване се нанасят върху тъканта с помощта на специално оборудване. След това тъканта се облицова с пластмасов филм, навива се и се охлажда до 20–25 ° С. В тази форма материалът ще се съхранява много дълго време. Освен това охладената смола изсъхва и става практически невидима на повърхността на тъканта. Директно по време на производството на детайла нагрятото свързващо вещество става течно като вода, поради което се разпространява, запълвайки целия обем на работната форма и процесът на полимеризация се ускорява.
Горещи втвърдяващи съединения.
Има голямо разнообразие от "горещи" съединения, всяко със собствена температура и времеви режими на втвърдяване. Обикновено колкото по-високи са показанията на термометъра, необходими по време на процеса на формоване, толкова по-здрав и по-устойчив на топлина е крайният продукт. Въз основа на възможностите на наличното оборудване и необходимите характеристики на крайния продукт можете не само да изберете подходящи смоли, но и да ги изработите по поръчка. Някои местни производители предлагат тази услуга. Естествено, не безплатно.
Препрегите са идеално подходящи за производство на въглерод в автоклави. Преди зареждане в работната камера, необходимото количество материал се поставя внимателно в матрицата и се покрива с вакуумна торба върху специални дистанционери. Правилното поставяне на всички компоненти е много важно, в противен случай нежеланите гънки, образувани под натиск, няма да бъдат избегнати. Ще бъде невъзможно да коригирате грешката по-късно. Ако подготовката се извършваше с течно свързващо вещество, това би се превърнало в истинско изпитание за нервната система на работниците с неясни перспективи за успех на операцията.
Процесите, протичащи вътре в инсталацията, са прости. Високата температура разтопява свързващото вещество и "включва" полимеризацията, вакуумна торба премахва въздуха и излишната смола, а повишеното налягане в камерата притиска всички слоеве тъкан към матрицата. И всичко се случва едновременно.
От една страна, има някои предимства. Силата на това е почти максимална, предмети с най-сложна форма се правят на едно „седене“. Самите матрици не са монументални, тъй като натискът се разпределя равномерно във всички посоки и не нарушава геометрията на оборудването. Което означава бърза подготовка на нови проекти. От друга страна, нагряването до няколкостотин градуса и налягането, понякога достигащо 20 атм., Правят автоклава много скъпа конструкция. В зависимост от размерите му, цените на оборудването варират от няколкостотин хиляди до няколко милиона долара. Нека добавим към това безмилостното потребление на електроенергия и сложността на производствения цикъл. Резултатът е високи производствени разходи. Има обаче по-скъпи и по-сложни технологии, чиито резултати са още по-впечатляващи. Въглеродно-въглеродните композитни материали (CCM) в спирачните дискове на болиди от Формула 1 и в дюзите на ракетни двигатели издържат на огромни натоварвания при работни температури, достигащи 3000 C. Този вид въглерод се произвежда чрез графитизиране на термореактивна смола, която е импрегнирана с пресовано въглеродно влакно празно. Операцията е донякъде подобна на производството на самото въглеродно влакно, само че се случва при налягане от 100 атмосфери. Да, големият спорт и военно-космическият сектор са в състояние да консумират уникални продукти на прекомерни цени. За настройка и особено за серийно производство такова съотношение „цена-качество“ е неприемливо.
Ако се намери решение, то изглежда толкова просто, че се чудите: „Какво ви попречи да мислите за това преди?“ Въпреки това, идеята за разделяне на процесите, протичащи в автоклав, възниква след години на изследвания. Така се появява и започва да набира скорост една технология, която прави горещото формоване на карбон подобно на щамповането. Препрегът се приготвя под формата на сандвич. След нанасяне на смолата тъканта се покрива от двете страни или с полиетилен, или с по-топлоустойчив филм. „Сандвичът“ се прекарва между два притиснати един към друг вала. В този случай излишната смола и нежеланият въздух се отстраняват почти по същия начин, както при центрофугиране на дрехи в перални машиниобразец от 1960 г. Препрегът се притиска в матрицата с щанца, която се фиксира резбови връзки. След това цялата конструкция се поставя в отоплителен шкаф.
Тунинг компаниите правят матрици от същите въглеродни влакна и дори издръжливи марки алабастър. Работните форми за гипс обаче са краткотрайни, но са напълно способни да направят няколко продукта. По-„напредналите“ матрици са направени от метал и понякога са оборудвани с вградени нагревателни елементи. Те са оптимални за масово производство. Между другото, методът е подходящ и за някои части на затворен участък. В този случай лек дунапренов удар остава вътре в крайния продукт. Крилото на Mitsubishi Evo е пример за този вид.
Механичните сили ви карат да се замислите за здравината на оборудването, а матрично-щанцовата система изисква или 3D моделиране, или моделист от най-висока класа. Но това все още е стотици пъти по-евтино от автоклавната технология.
Алексей Романов редактор на списание "TUNING Cars"
За много автомобилни ентусиасти желанието да настроят колата си се е превърнало в истинска мания. Искам да променя своя „железен кон“, да го направя по-ярък, различен от другите. Така една от най-популярните области на външна и вътрешна настройка е използването на въглеродни влакна. Но какъв вид материал е, какви предимства и недостатъци има, как може да се използва. Нека разгледаме тези въпроси по-подробно.
Какво е въглерод и как се различава от въглеродните влакна?
Производството на такъв популярен композитен материал е установено отдавна. В началото на 20 век британците от Фарнборо показаха на обществеността първите части, направени от този чудотворен материал. Базира се на огромен брой преплетени въглеродни нишки, които са прикрепени една към друга с помощта на епоксидна смола. За да се даде на материала максимална здравина, те се полагат под определен ъгъл един спрямо друг. Именно въглеродните нишки са основният елемент на този композитен материал. Въпреки минималната им дебелина, те не могат да бъдат счупени или скъсани. Моделът на съвременния полимер от фибростъкло може да бъде направен под формата на рогозки, рибена кост и други форми.
Карбонов заден дифузьор
Карбонът се използва активно в много области на живота, но най-вече в тунинга на автомобили. От този материал са изработени спойлери, качулки и различни интериорни и каросерийни елементи. Ако ще изградите ултра лек Korch, тогава използването на този въглероден материал е просто необходимо. В допълнение, въглеродните влакна са намерили своето приложение не само в автомобилите - те се използват активно за производството на основни части за лодки, моторни шейни, мотоциклети и други видове транспорт.
Предимства и недостатъци на пластмасата от въглеродни влакна
Въглеродният материал е доста специфичен по своята структура и характеристики, така че има както положителни, така и отрицателни страни. Основните предимства включват лекота и здравина. Що се отнася до здравината, благодарение на специалното тъкане на нишки, този композитен материал не е по-нисък от много съвременни метали. Въглеродните влакна тежат почти половината от стоманата и 1/5 по-малко от алуминия.
Въглерод: каква е якостта на опън?
Чували ли сте за уникалната здравина на фибростъклото? Така че част, изработена от въглерод, има много най-добри характеристикив това отношение. Следователно този конкретен композит се използва в моторните спортове, където Специално вниманиесе фокусира върху безопасността на пилотите и постигането на резултати. Всяко намаляване на теглото на автомобила при запазване на максималното ниво на здравина е само плюс.
Врата и капак
Колко по-здраво е това въглеродно влакно от метала?
Но въглеродът има и очевидни недостатъци. Много любители на тунинга се разубеждават да купуват елементи от въглеродни влакна поради високата цена. В сравнение със същия фибростъкло, въглеродът е много по-скъп. Причината може да се посочи именно поради уникалната технологична сложност на производствения процес. А самите суровини струват на производителите доста пени. Например, залепването на различни слоеве в даден материал се извършва с помощта на висококачествени и скъпи смоли. В допълнение, производствените компании за производство на въглеродни влакна са принудени да купуват специализирано и скъпо оборудване.
Заден спойлер
Но това не са всички недостатъци на популярния тунинг материал. Както показва практиката, този композитен материал е много устойчив на точни и силни удари. Силният удар дори на малко камъче е достатъчен, за да пробие карбоновия елемент на автомобила. Само след няколко години работа същият аспиратор може да изглежда като истинско сито. Освен това въглеродът наистина не обича слънчевата светлина. Ако не скриете колата в гаража и я оставите на улицата, скоро оригиналният цвят ще бъде загубен.
Рамка и скоби
Вече споменахме чувствителността на този композит към различни въздействия. Така че, ако е повреден, този материал не може да бъде поправен. Единственото решение за автомобилния ентусиаст е пълната подмяна на частта, а това, както вече разбирате, е сериозен разход.
Качулка от въглеродни влакна
Възможна ли е имитация на въглерод?
Средният автомобилен ентусиаст не се интересува колко здрав или лек е карбонът. Основното е, че изглежда много красиво - това е, което привлича любителите на тунинга. Следователно не е необходимо да се използва оригинален скъп материал - достатъчна е неговата имитация.
Дръжки на вратите с карбонов ефект
PVC фолиа
Днес можете да имитирате въглеродни влакна, като използвате няколко различни метода. Най-популярен (именно поради наличността) беше специалният PVC фолио, дублирайки оригиналния чертеж. Днес има много такива „заместители“ в голямо разнообразие от дизайни. С помощта на сешоар и филм можете да покриете почти всяка част от интериора и екстериора на автомобила, придавайки му необичаен външен вид от въглеродни влакна. Разбира се, не винаги е възможно да поставите малки елементи от първия път, но ако практикувате, дори тази задача става осъществима. Ако все още възникнат проблеми в работата ви, винаги можете да се обърнете към експертите в своята област. Днес има достатъчно организации, които се занимават с този вид настройка.
Аквапечат
Вторият вариант за имитация на карбон е т.нар хидрографски печат. Тук също се поставя специално фолио, но то се полага под водно налягане. Вече няма да е възможно да се извършва такава работа в „гаражни“ условия - необходимо е допълнително оборудване. Предимството на този метод е, че е повече високо качествонастройка. В този случай филмът, за разлика от предишния метод, може да се приложи дори към най-„кривите“ части. Ако обработката е извършена качествено и в съответствие с технологията, тогава външният вид няма да се различава изобщо от истинския въглерод.
Между другото, формулировката „корпус или интериор от въглеродни влакна“ е много популярна днес. Така че това изобщо не означава, че елементите са направени от скъп материал - те просто са покрити със специален филм, използвайки една от описаните по-горе технологии.
Аерограф "под въглерод"
Тъй като вече започнахме да описваме всички опции за имитация, трябва да споменем третия метод - прилагането на аерография. Разбира се, по отношение на окончателния външен вид, този метод е по-лош от предишните два, но в определени кръгове от автомобилни ентусиасти също е популярен. Аерографът, за съжаление, не е в състояние точно да предаде дизайна на композита - тук възникват определени проблеми.
Как да спестите при покупка и каква е цената на емисията?
Във всеки случай, композитната настройка е много популярна днес. Малко разходи и можете да трансформирате колата си, да я направите разпознаваема и ярка. В допълнение, въглеродният филм, нанесен върху външните елементи на тялото, може да защити метала и боята от външни влияния. Несъмнено е по-добре да използвате естествен въглерод или полимер от въглеродни влакна. Но ако необходимото количество не е налично, тогава най-добрият вариант е фолиото с вид на карбон.