Карбон что это за материал
Перейти к содержимому

Карбон что это за материал

  • автор:

Что такое карбон?

Большая прочность наряду с маленьким весом являются преимуществом карбонового волокна. Изготовленная деталь может выдерживать экстремальные нагрузки, действующие по направлению нитей волокна, но правда при поперечной нагрузке прочность значительно снижается, чем, например, при использовании металла. Благодаря современной технике и высококвалифицированной команде инженеров с богатым опытом гонок Формулы 1, мы моделируем и конструируем для Вас детали из карбона, которые не только идеально подходят для желаемой Вами сферы применения, но и, безусловно, оказывают сопротивление при нагрузках.

Пожалуйста, обратите внимание: Мы предлагаем Вам только высококачественные детали из карбона, а не оригинальный пластик от производителей автомобилей, который только покрывается тонким слоем карбона для лучшего внешнего вида.

Одним из преимуществ фирмы «exclutеc» является её стремление к совершенству. Мы поставляем детали исключительно лучшего качества. Это ценят наши требовательные клиенты, которые хотят облегчить массу своих автомобилей, а так же усовершенствовать её внешнее и внутреннее состояние.

Карбоновое волокно: Для высококачественных конечных продуктов компания «exclutеc» использует карбоновое волокно M46J UD для относительно неподвижных деталей, а также карбоновое волокно T1000 UD для деталей, находящихся под критическим напряжением. Также используется волокно T800 2×2 Twill для тех же целей, что и M46J UD. В данном случае речь идет о наиболее высококачественных на сегодняшний момент карбоновых волокнах, которые также используются в гонках Формулы 1. Мы комбинируем их с различными системами смол, чтобы удовлетворить соответствующие термические требования и добиться необходимых характеристик.

Если при выборе детали из карбона преимущественное значение имеет не её прочность, а вес и внешний вид (например, интерьер, диффузор, защитное покрытие), то компания «exclutеc» использует карбоновое волокно с идеальным соотношением цены и качества. Чтобы гарантировать лучшее качество, а также прекрасный 3D-эффект наших бриллиантовых и золотых украшений, карбон производится исключительно в ходе кропотливого ручного труда.

Независимо от того, как вы хотите модернизировать Ваш автомобиль, компания «exclutеc» предлагает Вам идеальное, ориентированное на Вас решение.

Свойства карбона

Карбон легче стали на 80% — при их одинаковой прочности! Если необходимо добиться преимущества в весе в 50%, то карбоновые детали по сравнению с их стальными конкурентами более прочные. Кроме значительной устойчивости и прочности карбон отличается исключительно длительной теплостойкостью (температурное расширение практически невозможно измерить), не поддается коррозии и выдерживает в 4 раза большие (+400%) нагрузки, чем алюминий.

Карбон также как и металл может подвергаться дополнительным обработкам в различных процессах (точение, фрезерование, сверление). Возможно также дополнительное клеевое скрепление и высококачественное лакирование карбона.

Независимо от требований, которые Вы предъявляете к деталям из карбона, состав используемых нами материалов является идеальным и учитывает все индивидуальные характеристики Вашего автомобиля.

Что такое углепластик или карбон?

что такое углепластик или карбон.jpg

Вы слышали про углепластик или карбон?

Углепластик, или карбон (от англ. carbon), — это современный, легкий, но очень прочный материал, применяемый в аэрокосмической отрасли, и незаменимый во многих отраслях промышленности (производство спортивного инвентаря, медицинского оборудования, автомобилестроение и так далее). Благодаря возможности его переработки и технологии производства карбоновые детали могут иметь различную форму и габаритные размеры.

На стадии проектирования ( расчета на прочность композитов ) задаются параметры будущего материала, и за счет определенной ориентации волокон в полимерной матрице, например, в эпоксидной смоле, достигается оптимальное соотношение веса и прочности. Карбон используется в тех изделиях, где его отношения веса к прочности имеет существенное значение. Это в свою очередь повышает экономическую выгоду, потому что при сочетании в себе множества достоинств данный материал стоит недешево, что связано с особенностями технологии его производства и немалой долей ручного труда, непосредственно в процессе изготовления деталей из карбона. Некоторые изделия из углепластика нелегко массово производить и поэтому такое производство обходится очень дорого. Если бы можно было сказать, что углеродное волокно имеет какие-либо недостатки, это были бы издержки производства.

Этот материал стал настолько популярен, что существует не мало других синтетических материалов, которые имитируют настоящее углеволокно. Тем не менее, имитации часто представляют собой только пластик, выполненный в виде структуры углеродного волокна или различные пленки. Carbon Composites использует только высококачественные углеткани.

Как получают углеродное волокно ?

Углеродные волокна изготавливаются путем термической обработки тончайших нитей углерода с последующей карбонизацией (т. е. нагрев в азотной среде) и графитизацией (т. е. насыщение углеродом для повышения прочности). Углеродные ткани (углеткани) получают путем плетения нитей или лент.

углеродное волокно получение.jpgполучение карбона.jpg

А то, что обычно называют углепластик или карбон, представляет собой материал, состоящий из углеродных тканей, лент, волокон, и при соединении с полимерной матрицей (эпоксидной смолой или другими полимерами) под действием тепла, давления и/или в вакууме образуется композитный материал, который является одновременно прочным и легким. Это делает его особенным.

Изделия из карбона от компании Carbon Composites

деталь из карбона.jpg

В последние годы производство изделий из углепластика заметно выросло, и во многих отраслях всё активнее применяется этот по-настоящему уникальный материал. Покупателям компании Carbon Composites доступны изделия из карбона на заказ, выполненные из композитных материалов, максимально подходящих под выбранный проект. Вы можете заказать карбоновые детали высокого качества, обладающие всеми преимуществами данного материала и изготовленные в строгом соответствии с технологией. Немаловажное преимущество изготовления изделий карбона на заказ — в том, что они могут формоваться как единое целое, что позволяет избежать появления слабых мест в конструкции (которые неизбежно возникают в металлических конструкциях из-за формирования изгибов и соединений). Карбон позволяет создавать цельные изделия, в которых нагрузка равномерно распределяется по всей площади. А поверхность из многочисленных нитей в составе углепластика очень красиво переливается на свету.

Используйте все преимущества углепластика (карбона) — материала будущего — заказывая продукцию в компании Carbon Composites.

Преимущество карбона перед другими материалами

Преимущество карбона перед другими материалами

Преимущество карбона перед другими материалами связанно с его выдающимися свойствами. В первую очередь это малый вес и вместе с тем потрясающая прочность, так же высокая стабильность и отличная сопротивляемость усталости. Сочетание всех этих достоинств в одном материале и делает его уникальным и незаменимым во многих отраслях.

carbon

Чтобы лучше понять, как один материал может обладать таким количеством замечательных свойств, необходимо знать, что такое карбон из чего и как его получают.

Карбон, он же углепластик, он же графит – чаще всего под этим термином подразумевают изделие, сделанное из композитного материала с применением углеволокна.

Композит подразумевает сочетание двух и более компонентов с разными свойствами. Например, папье-маше (волокна бумаги и клей), древесина (волокна целлюлозы и лигнин), армированные пластики (полимер и усиливающий материал), железобетон (металлический каркас и бетон).

Сами по себе компоненты этих материалов не обладают какими то уникальными прочностными характеристиками, но выступая в союзе, придают материалу новые свойства, где лучшие стороны одного материала дополняют лучшие стороны другого. Композитами можно считать практически все структуры, все ткани организмов растительного и животного мира. Поэтому, можно смело утверждать, что все самые совершенные материалы являются композиционными.

carbon_bike

В армированных пластиках на основе углеволокна в роли матрицы (полимерного связующего) выступает смола (полиэфирная, винил эфирная, эпоксидная, реже другие смолы), а усиливающую основу составляют, располагающиеся в ней, углеволокна.

carbon_scheme1

Смола удерживает волокна в заданном положении, т.е. поддерживает форму и задает начальную характеристику пластика. Волокна же, обеспечивают повышенные механические и физические свойства.

carbon_scheme2

Само углеволокно, производят из линейного полимера акрилонитрила (один из распространенных способов), аморфного вещества белого цвета. Вещество обрабатывается в автоклаве под большим давлением и высокой температуре. Температурная обработка состоит из нескольких условных этапов, которые обобщенно можно назвать – обугливанием синтетического волокна.

Первый – представляет собой нагрев исходного (вискозного или полиакрилонитрильного) волокна при высокой температуре, при этом происходит его обугливание.

Второй – «стадия карбонизации» — нагрев волокна в среде инертного газа при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование углеродных структур и удаление посторонних включений.

Третий – заключительная стадия графитизации – процесс термической обработки в инертной среде при температурах 1600-3000°С. На этой стадии происходит насыщение волокна углеродом и его содержание доводится до максимальной величины. Чем большей температуре подвергается волокно и дольше обрабатывается в печи, тем более качественным, и дорогим оно становится.

Так создаются очень тонкие волокна (около одного микрона в диаметре), имеющие чрезвычайно высокую осевую силу. Эти волокна сплетаются в нити, которые могут быть однонаправленными или сплетены в ткань.

Плетение ткани, в свою очередь, может иметь много видов. Распространенными являются: плейн (plain) – полотняное, простое, плетение; твил (twill) – саржевое, диагональное плетение (елочка); сатин (satin) – гладкая, блестящая лицевая поверхность, на которой преобладают уточные нити.

Говоря об углепластике нельзя не затронуть следующее важнейшее преимущество перед другими материалами – анизотропность. В отличие от металлов, которые обладают изотропностью (т.е. независимостью свойств от направления), углеволокна имеют выраженную анизотропию, т.е. четкую зависимость своих физических свойств от направления. Это уникальное свойство можно использовать для придания конструкции требуемых характеристик. Используя ориентацию волокон в изделии при создании, например, велосипедной рамы из карбона, инженер может увеличить торсионную жесткость при этом сделать ее упругой и податливой к продольным нагрузкам. Это свойство позволит раме лучше гасить удары.

carbon_bicycle

Кроме того, в отличие от металлов углепластик не ограничен свободой при выборе формы изделий. Если в металлической конструкции сложность формы ограничивается изгибами и соединениями (которые неизбежно снижают прочность и являются концентраторами нагрузки), то изделие из карбона может формоваться как единое целое, не зависимо от сложности конструкции. Это позволяет избежать появления слабых мест – концентраторов нагрузок, т.к. нагрузка распределяется по всей площади.

Также можно отметить отличные демпфирующие и фрикционные свойства углепластика. Благодаря последним, карбон все чаще используется в производстве сцеплений и тормозных механизмов hi-end класса.

carbon_brakes

Сочетание вышеперечисленных качеств делает этот удивительный материал незаменимым во многих отраслях. Не зря за последние десятилетия ассортимент изделий из карбона многократно вырос. Сегодня такие высокотехнологичные отрасли как космонавтика, авиация, профессиональный спорт невозможно представить без этого уникального, незаменимого, красивого материала. Материала настоящего и будущего – углепластика.

Карбон: что это, характеристики, методы производства, сфера применения

Карбон: что это, характеристики, методы производства, сфера применения

Другие названия карбона — углепластик, углевоклокно, углеткань (перейти к товарам). Это композитный материал (перейти к товарам), который состоит из углеродного волокна в матрице из полимерных смол.

Главная характеристика карбона и его основное достоинство — чрезвычайная прочность вплоть до 1500 кг/куб. м при очень малом весе. Прочность углепластика зачастую превышает таковую у стали, включаю конструкционную легированную. Однако, поскольку его стоимость довольно высокая, целиком что-либо из него производят редко — чаще используют как вспомогательный элемент при конструировании различных деталей и изделий.

Сырьевым материалом для производства углеродного волокна служит полиакрилонитрил — материал, напоминающий по внешнему виду белую шерсть. Если упростить, можно сказать, что углепластик производится из этой шерсти, легко ломающейся, но прочной на растяжение. Из нитей плетется ткань, которая затем обрабатывается полимерной смолой (перейти к товарам), поэтому углеткань — другое популярное название карбона.

Подобное «шерстяное» сырье предварительно несколько раз нагревают в инертной среде и насыщают углеродом в рамках процедуры под названием «графитизация», что позволяет изменить его молекулярную структуру. Результат — упрочнение связи между атомами, благодаря чему углеродное волокно становится максимально прочным.

Само сырье производится из органических или химических волокон. Например, это может быть вискоза, которую окисляют при температуре 250 °C на протяжении суток, затем карбонизируют в среде аргона или азота, затем графитизируют при температуре до 3000 °C. Произведенное из таких нитей волокно практически целиком состоит из углерода.

Основные характеристики

Основные характеристики карбона — его прочность. Особенно славится углеродное волокно прочностью на разрыв, которая достигает 1800 мПа. Материал также прекрасно выдерживает температуру до 2000 °C.

Недостаток углеродного волокна — его хрупкость. При ударе оно может раскрошиться, причем ремонтировать его невозможно. На ультрафиолете может утратить первоначальный цвет. Но положительные качества карбона перекрывают его недостатки, поэтому он продолжает быть востребованным материалом, в том числе в высокотехнологичных сферах — например, аэрокосмической и автомобильной.

Методы производства

Существуют несколько технологий производства углеткани.

  • Вакуумбэгинг — с использованием вакуумного мешка, армирующего материала, впитывающего и перфорированного слоя, жертвенной ткани (перейти к товарам), а также вакуумного полотна (перейти к товарам). Как правило, такой метод применяется для создания небольших недорогих изделий.
  • Вакуумная инфузия — такой метод подходит для создания сравнительно больших деталей. Особенно хорош он для изделий, которые должны быть идеально гладкими. В отличие от вакуумбэгинга, в процессе работы пары смолы остаются внутри рабочей камеры, поэтому он не такой потенциально опасный для персонала.
  • С препрегом (перейти к товарам) — заготовкой, пропитанной армирующим материалом. Карбон с препрегом изготавливается в автоклаве (перейти к товарам) с высоким давлением и температурой. Обычно именно такая методика применяется для создания высокопрочных деталей, в том числе подходящих для использования в болидах «Формулы 1». Препреги необходимо хранить в морозильнике.

Есть и несколько особых технологий, которые используются для создания конкретных деталей. Например, трубчатые изделия производятся из препрегов, наматываемых на цилиндрическую оправку, которые затем отправляются в термошкаф, где полимеризуются. Подходит только для трубок небольшого диаметра.

Другая технология — так называемая намотка нитями по «сухому» или «мокрому». В последнем случае волокна пропитываются связующим веществом.

И наконец, карбон может производится методом протяжки, с использованием нитей и жгутов. С его помощью создаются однонаправленные профили.

Сферы использования

Карбон легче алюминия, при этом он не подвержен коррозионному разрушению, прочен и эстетичен. Этим обусловлены сферы его использования: из углепластика делают детали самолетов, укрепляют бетонные конструкции, выполняют элементы кораблей. Он востребован в ветроэнергетике и железнодорожном строительстве. Как упоминалось выше, из него создают детали гоночных автомобилей, потому что он легкий и прочный. В среде автовладельцем карбон применяется для тюнинга машин.

Из углеткани делают струны для музыкальных инструментов, элементы рыболовной оснастки, протезы, спортивный инвентарь, вязальные спицы. В действительности, это универсальный материал — за счет прочности и эстетичности он подходит практически для любой сферы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *