* История появления карбона.
Откуда взялось слово Карбон? Происходит оно из далекого прошлого нашей планеты сроком примерно в 360—286 млн. лет назад, за который в недра Земли были заложены огромные запасы каменного угля. Этот период был назван каменноугольным, или сокращенно – карбон.
Возможно, разработчики углепластика отдали дань тому отрывку истории, которому человечество обязано своим подъемом, возможно, были и другие мотивации.
Впервые об углеродных волокнах услышали в 1880 году в идее Эдисона использовать их в качестве нити накаливания ламп. Эта идея вскоре была забыта с приходом вольфрамовой проволоки. И только в середине прошлого века интерес к углепластикам проявился вновь. Искались новые материалы, способные выдержать многотысячную температуру ракетных двигателей. Множество стран, включая Россию, трудилось в создании карбона и нельзя сказать, что этот путь был легким. Впервые карбон был использован в программе NASA, при постройке космических кораблей. Карбон не обошел стороной и военных. К примеру, довольно широко известно применение шлемов из углепластика. В 1967 году карбон появился в свободной продаже в Англии, но в ограниченном количестве и под контролем государства. Когда же в 1981 г. Джон Барнард впервые использовал карбоновое волокно при создании монокока F1 на McLaren MP4, углепластик с триумфом ворвался в автоспорт, и до сих пор карбон остается одним из лучших материалов. Теперь углепластик входит и в наш повседневный быт…
* Технология изготовления и особенности карбона.
Карбоновое волокно подразумевает композит – это сплошной неоднородный материал, состоящий из двух армирующих элементов и одного связующего, что благоприятно сказывается на характеристиках карбонового волокна: высокая прочность, износостойкость, жесткость и т.д. Армирующими элементами могут быть: переплетенные нити углепластика и резины (такой карбон выглядит в серых тонах, хотя, вполне может быть любых расцветок), углепластика и кевлара (в карбоне испещрен желтыми нитями), углепластика и еще какого-либо материала. Нити переплетают между собой под определенным углом, образуя слои, причем, в каждом слое карбона углы переплетения разные. Это делается для компенсации ярко выраженных разнонаправленных свойств углепластиков. В листе карбона на 1 мм толщины приходится 3-4 таких слоя. Вся эта конструкция скрепляется эпоксидными смолами.
Сами углеродные волокна для карбона можно изготовить разными способами. Вот самые востребованные из них: выращивание кристаллов в световой дуге, химическая осадка углерода, построение органических волокон в специальной печи (ее также называют автоклавом). Последний способ получения волокон для карбона получил наибольшее распространение: за материал берутся волокна полиакрилонитрила, которые окисляют на воздухе в течение 24 часов, при температуре 250 градусов. Потом волокна переносят в инертный газ, где производится последующий процесс карбонизации - высокотемпературный длительный нагрев в пределах от 800 до 1500 градусов. Нагрев приводит наше промежуточное изделие к пиролизу (убывают летучие соединения, а в самих волокнах образуются новые связи), за время, которого материал обугливается. Далее следует графитизация (насыщение углеродом) при температурах 1600-3000 градусов, так же в инертной среде. На этом процесс изготовления волокон для карбона заканчивается. Далее следует переплетение готовых нитей с другим армирующим элементом в слои.
Слои карбона собираются двумя способами:
* Мокрый способ - самый распространенный. Волокна укладываются в форму, пропитываются эпоксидной смолой, излишки смолы удаляются в вакууме или под давлением, а оставшаяся смола полимеризуется, само карбоновое изделие формируется под давлением.
* Сухой - немного более сложный процесс. Берутся углепластиковые заготовки, изготовленные под давлением, которые формируют в процессе создания.
Карбон, изготовленный сухим способом, намного прочнее и легче мокрого. Как их отличить? Очень просто: при проведении рукой по сухому чувствуется его ребристая структура (если его, конечно, не покрыли лаком), а мокрый карбон совсем гладкий на ощупь.
Карбон разделяется на сорта, зависящие от времени прогрева волокон в автоклаве.
Давайте теперь посмотрим на свойства карбона с положительной стороны:
* углеродные волокна карбона на растяжение также хороши, как сталь, но вот на сжатие ведут себя не лучшим образом, решением данной проблемы стало их сплетение в углепластиковое волокно.
* при этом карбон легче, чем сталь на 40%, легче алюминия на 20% и, конечно же, легче чем пластик.
* карбон, собранный из углерода и кевлара, хоть и немного тяжелее, чем резина с углеродом, имеет намного большую прочность, а при ударах трескается, крошится, но не разбивается на части.
* карбон выдерживает температуру 1600 градусов.
* карбон – хороший энергопоглотитель (его можно увидеть вместо крыши двигателя).
* неокрашенный карбон потрясающе стильно и красиво выглядит.
И с отрицательной:
* первый по значимости для многих тюнеров минус – стоимость карбона довольно высока, хотя он постепенно дешевеет.
* высокая сложность ремонта карбона или невозможность восстановления в случае повреждения.
* карбон обладает электропроводностью, а если сравнивать с обычным корпусом, то какая разница?
* со временем карбон становится темно-желтоватого оттенка на солнце, поэтому углепластик следует беречь от ярких лучей нашей звезды, обычно для этого карбон покрывают специальным лаком, а иногда и вовсе красят.
* карбон, составленный из углепластика и резины, может выдержать мощнейшие ударные нагрузки, но если во время столкновения он не выдержит, то расколется на множество острых кусков. Еще больным местом такого карбона можно назвать боязнь точечных ударов.
* в отличие от металла, карбон легче и, потому, может легко оторваться на прогулке с ветерком, потому карбоновым деталям требуется основательное крепление.
* длительное время изготовления карбоновых деталей на заказ.
* в местах контакта карбона с металлом в соленой среде металл быстро коррозирует (например, зимой, когда дороги посыпаются разной химией с солью), проблема устраняется стеклопластиковыми вставками между карбном и металлом, которые встраиваются в углепластик.
Несмотря на недостатки карбона, его плюсы с лихвой перекрывают любые недостатки.
* Карбон в тюнинге.
Культ, однозначно карбоновый культ. Карбон обожают за его привлекательный вид, хорошие характеристики и не только в тюнинге. Сейчас можно без особого труда найти: бумажники, кроссовки, разную одежду с карбоновыми вставками или целиком сделанные из карбона шлемы, ручки. И необязательно тот карбон настоящий, скорее всего это его имитация. Дело дошло до того, что появилась пленка под карбон, конечно же, такой фокус раскусывается в два счета, но все же при этом он выполняет свою «карбоновую» задачу – притягивать восторженные взгляды.
Из карбона выполняют: капоты, обвесы, спойлеры, крышу, днище, сиденья, приборные панели и все это радует глаз. Делаем из карбона корпус - повышаем аэродинамику, снижаем вес; салон – снижаем вес, повышаем безопасность и т.д. Можно иногда встретить закарбоненные авто по максимуму, правда, в виде презентаций на выставках.
В тюнинге карбон выполняет не только роль материала, повышающего внешние данные. Карбон дает неплохое преимущество перед соперником на светофорных гонках. К примеру, возьмем на рассмотрение карбоновое сцепление.
В сцеплении из углепластика выполняют: фрикционные накладки, диск сцепления и что-либо по мелочи. Применение карбона дает снижение массы узла, значит, его легче раскрутить, что хорошо скажется не только на динамических характеристиках авто, но и на безопасности, если диск легче, то в случае разноса (а такое не так уж и редко бывает) карбону не хватит массы, чтобы пробить защитную корзину сцепы. Да и усилий потребуется меньше для переключения передач. Коэффициент трения карбоновой сцепы на высоком уровне, что дает возможность передавать большую мощность эффективнее. Срок службы карбоновых накладок выше в 3-5 раз, чем других.
Часто встречаются карбоновые крышки на двигатель. Карбон хорошо поглощает звук, от которого иногда даже может разболеться голова. Да, как и всегда положено, углепластик снижают вес авто.
|
