Карбон — это широко используемый термин у которого есть множество других названий, таких как настоящий углерод или полный углерод, углеродное волокно или углепластик. В этой статье мы обобщили важную информацию о карбоне.
Оглавление
- Карбон и что нужно знать!
- Вес, толщина и прочность карбона. Видео о свойствах материала:
- Какой бывает карбон? Типы:
- Кованый углерод:
- Формула 1:
- Какого цвета карбон?
- Какие бывают виды карбона?
- Как производится карбон — детали технологических процессов
- Ручное ламинирование
- Метод впрыска
- Мокрый препрег
- Сухой препрег
- Как сделать карбон своими руками — видео:
- Вывод:
- Промышленное изготовление карбона — видео:
Карбон и что нужно знать!
Карбон (углерод) — это углеродное волокно. Обычно слово «карбон» уже понимается как обозначение определенной части изделия, имеющей рисунок углеродной ткани.
В настоящее время углеродное волокно широко используется в промышленности в качестве арматуры на основе высококачественных эпоксидных смол.
Ткани из углеродного волокна используются в основном там, где требуется максимальная долговечность и прочность продукта.
В течение многих лет композитные материалы из углеродного волокна использовались в экстремальных видах спорта и для производства компонентов интерьера и экстерьера для суперкаров (Koenigsegg, Lamborghini, McLaren, Pagani Zonda). Автомобили Формулы 1 в основном состоят из композитов, содержащих углеродное волокно.
Из чего состоит карбон?
Карбон состоит из двух компонентов. Их комбинация делает карбон таким прочным, долговечным и ценным. Первая часть это углепластик и его волокна. А вторая — это матрица из эпоксидных смол. Первый дает изделию прочность и жесткость, а матрица защищает волокна от всяческих вредных воздействий окружающей среды, и в то же время обеспечивает превосходное распределение действующих сил.
Вес, толщина и прочность карбона. Видео о свойствах материала:
Какой бывает карбон? Типы:
Классический карбон (корпус):
Вероятно, самый известный и наиболее используемый тип карбона в автомобильной промышленности — это тип материала кузова (саржевое переплетение 2 × 2) , в основном бывает с глянцевой поверхностью. Диагональный ходовой узор, через который две системы ниток чередуются дважды. Этот вид карбона используется при производстве в основном в автомобилях Audi, BMW, Mercedes-Benz и Porsche.
Кованый углерод:
Forged Carbon (кованый углерод) один из типов карбона, Lamborghini разработала композит из углеродного волокна, который впервые был использован в Lamborghini Sesto Elemento. В отличие от обычных материалов из углепластика, Forged Carbon основан не на длинных, а на укороченных и прессованных пластиковых волокнах. Структура Forged Carbon очень похожа на камуфляж .
Феррари или льняной карбон:
Это карбон, который по структуре напоминает полотно — Canvas (полотняное переплетение 1 × 1), которое является ближайшей доступной углеродной тканой структурой. Пересечение систем нитей создает узор шахматной доски. Эта углеродная структура в основном используется в автомобилях Ferrari.
Формула 1:
Этот тип карбона показывает истинный характер автоспорта благодаря своему грубо плетеному корпусу. Этот тип углерода имеет такое название, потому что он используется в большинстве гоночных автомобилей Формулы 1 . Многие элементы современных автомобилей Формулы 1, такие как рулевые колеса, аэродинамические детали или различные элементы шасси, основаны на легком материале и особой конструкции. Более того, Formula 1 Carbon используется в моторном отсеке моделей BMW M2 Competition F87, M3 F80 и M4 F82 / F83.
Какого цвета карбон?
Карбон конечно черного цвета , поэтому что уголь, из которого он производится — изначально черный. Однако карбоновые поверхности можно окрашивать как в процессе производства, так и поверх готовой детали. Чаще всего карбон используют черного или белого цвета ( и оттенков серого) с сохранением оригинального рисунка плетения, чтобы показать, что деталь произведена из карбона.
Окрашивание углеродного компонента в цвет придает поверхности другой яркий вид. Существуют различные варианты получения цветного карбона. Когда окраска происходит в момент создания материала а не наносится поверх — то рисунок волокон сохраняется, что сигнализирует о том, что деталь карбоновая. Этот эффект особенно заметен на солнце.
Если красить поверх — то карбоновый рисунок пропадет. Конечно, если вам важны сами качества карбона а не внешний вид, то деталь можно красить, скрыв карбоновую структуру. Однако не стоит наносить бесцветный лак на карбоновые детали! Лак теряет цветостойкость и желтеет! В качестве альтернативы покраски также есть варианты с цветной смолой.
Отделка или герметизация карбоновых деталей
Конечно, это также имеет решающее значение для внешнего вида и качества прокладки карбоновых деталей, так называемого торца. Это защищает от вредных ультрафиолетовых лучей и других воздействий окружающей среды. Для герметизации вы можете выбрать один глянцевый лак или один из полуматовых лаков Clear.
Какая ткань из углеродного волокна самая прочная?
Для прямого сравнения возьмем тип холста 1 × 1 более естественный но не такой прочный, как материал корпуса 2 × 2 . Почему — это легко объяснить: если углеродные волокна натянуты, они снова попытаются выпрямиться. Однако благодаря особому расположению узора в формате полотняного переплетения волокна могут не просто натягиваться, но и прижиматься друг к другу. В результате ткань с трудом выдерживает сильное давление и разрыв. С плетением 2 × 2 корпуса достигается большая прочность на разрыв .
Какие бывают виды карбона?
Настоящий карбон
Есть тип карбона, который также часто используется в промышленности и называется — настоящим карбоном. Однако эта маркировка означает только настоящее углеродное волокно и то, что для его производства не использовались имитационные волокна или пленки.
Из углеродного волокна
Как следует из названия этого сорта углерода, он называется углеродным волокном для того, чтобы пользователь мог сразу планировать куда его применить — в детали или другие назначенные области применения. Решающим фактором в случае углеродного волокна является первоклассный оптический слепок. Волокна пряжи на поверхности всегда должны выходить прямыми или параллельными.
Полный карбон
Другой тип карбона — это карбон Full Carbon. Он полностью сделан из углерода, т.е. на 100 процентов из углеродного волокна. Использование такого карбона приносит огромную экономию общего веса, но это отражается на цене.
Углеродная фольга
Углеродная фольга — недорогая замена другим видам карбона. Используя углеродную фольгу, вы можете получить дешевое углеродное волокно, напоминающее его по внешнему виду, ну и проявить творческий подход. Однако при ближайшем рассмотрении не хватает хорошо известной глубины, также известной как трехмерный узор. Это также не дает никакого преимущества в весе (а наоборот), так как фольга наносится непосредственно на элементы.
Печать с переливом воды
Еще одна не дорогая альтернатива полностью карбоновому покрытию — нанесенный углеродный узор Water Overflow Printing. Как пленки углерода, эта технология Kein дает преимущество веса. Ее популярность объясняется тем, что она представляет собой довольно универсальный и практичный материал для творчества, позволяющий лепить буквально что угодно. Еще один недостаток — это оптический слепок, потому что обычно рисунки, используемые при печати с переливом воды, хуже, чем, например, углеродная фольга.
CFR / CFRP
Две аббревиатуры CFR и CFRP означают «пластик, армированный углеродным волокном» (Carbon Fiber Reinforced Polymer). Cимвол «Р» аббревиатуры CFRP допускает также расшифровку «пластик» или «полимер».
Здесь необходимы два разных компонента / материала, чтобы сделать прочную, легкую и недорогую деталь из карбона. Компонент углепластика может быть очень прочным и дешевым в производстве препрега.
Как производится карбон — детали технологических процессов
Помимо различных типов углерода в автомобильной промышленности, существуют также различные типы технологического проектирования карбона. Мы хотели бы вкратце представить их:
Ручное ламинирование
Самый простой и самый старый метод в процессе штамповки. Технологический процесс называется ручным ламинированием. Поскольку должны быть соблюдены только минимальные технические требования, эта технология подходит для небольших серий и очень простых компонентов. Но как эта техника работает сейчас? При ручном ламинировании каждое волокно вручную пропитывается смолой с помощью кисти или валика. Затем следует модификация, а именно — шлифовка, покраска прозрачным лаком или аналогичные дополнительные шаги.
С другой стороны, эту технику трудно превзойти по возможности создания сверхлегких деталей.
Метод впрыска
Этот техпроцесс впечатляет соотношением цены и качества и в то же время дает хорошие результаты. В процессе инжекции волокно помещается в форму и закрывается пакетом или вакуумной фольгой. Далее следует пропитка. Смолу выливают в пресс — форму под давлением до 20 бар.
Мокрый препрег
Препреги — это композиционные материалы-полуфабрикаты. Их получают путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими.
Процессы высочайшего качества мокрого препрега при производстве изделий из углеродного волокна используются в Формуле 1 и в авиации. Во время процесса препрега волокно, уже покрытое специальной смолой, предварительно пропитывается . Таким образом, можно легко контролировать содержание смолы в ткани и создавать сверхлегкие детали.
В частности, при производстве передних губ, крышек багажника или задних диффузоров и спойлеров из углеродного волокна используется мокрый препрег. Название технологии связано с тем, что точно дозированное количество смолы наливается прямо на ткань, и структура пропитывается. Тогда карбон затвердевает при комнатной температуре.
Сухой препрег
Сухая намотка — более прогрессивный способ, нежели мокрая. При сухом методе для намотки используются препреги из нитей, жгутов и лент. Пропитка и подсушка выполняются на специализированных заводах отдельно от намотки, что позволяет расширить диапазон применяемых полимерных связующих за счет использования различных растворителей. Связующие с растворителями имеют низкую технологическую вязкость, а это позволяет добиться высокого качества в равномерности пропитки.
В процессе с использованием сухого препрега каждое изменение должно происходить отдельно, и дозирование количества смолы должно быть очень точным, чтобы изделия не становились липкими. После придания формы деталям требуется несколько часов для запекания при температуре 120 ° C. Это сложное производство, что и влияет на цену.
Детали из сухого углерода обычно так же дороги, как и детали из влажного углерода. Однако решающим фактором является чрезвычайно высокая потеря веса, вызванная процессом сухого препрега. Поэтому у тюнеров высокого класса нет альтернативы.
Углерод как материал
Он прочный и легкий, но в случае аварии материал может преподнести сюрпризы. Когда Карбон раскалывается, образуется много ядовитой пыли. Когда углепластик начинает гореть, образующиеся микроволокна обладают эффектом асбеста. Выброшенные при пожаре микрочастицы углерода проникают глубоко в легкие.
Как сделать карбон своими руками — видео:
Вывод:
По мере развития все более сложных производственных процессов, происходит внедрение и создание инновационных и доступных технологий. Все чаще для проектирования и создания высококачественных изделий, используется углепластик — Карбон.