Производство карбона

Для создания каркасных элементов автомобильного кузова, которые бы обладали не только прочностью, но и легкостью сейчас активно применяются композиты — материалы, состоящие из нескольких составляющих, скрепленных между собой в матрице. Таким образом, из двух разнородных материалов удается создать один, но со всеми необходимыми свойствами, взятыми из каждого составляющего.

Одним из самых популярных примеров, используемых при создании деталей кузова для авто, является карбон, он же углепластик. Его используют для сборки легких и прочных конструкций, которые в основном используются для тюнинга или защиты корпуса автомобиля.

Основной материала служат тонкие углеродные волокна диаметром до 8 микрон. Важным свойством углеродных волокон выступает высокая прочность на растяжение и разрыв. Весомым недостатком углеродных нитей является большая хрупкость, то есть они не способны выдерживать поперечные нагрузки. Чтобы компенсировать данную особенность из нитей начали сплетать ткани, в которых волокна расположены под углом. Таким образом удалось компенсировать хрупкость материала и при этом не потерять его преимущество в прочности.

По запасу прочности карбоновые ткани превосходят большинство марок стали в несколько раз, при этом весят в несколько раз меньше, что позволяет производить высокопрочные и легкие детали. Но углеродная ткань все еще имеет некоторые недостатки, например, малую износостойкость. Чтобы устранить и этот недостаток создали композит из углеродной ткани в матрице с применением эпоксидных смол — карбон.

Преимущества карбоновых деталей

Благодаря использованию полимеров в качестве связующих удалось значительно повысить самые важные характеристики деталей, а именно:

  1. Прочность и жесткость при относительно низкой плотности (пористой структуре).
  2. Малый коэффициент термического расширения. То есть при изменении температур физические свойства и геометрия материала остаются на прежнем уровне.
  3. Износостойкость, повышенная устойчивость ударным нагрузкам и механическим повреждениям.
  4. Сопротивление химикатам практически любого типа.

Эпоксидная смола дополняет свойства ткани, что позволяет сохранить жесткость и прочность материала, при этом добавляет ему пластичность, термоустойчивость и другие особенности.

Но есть один момент, который затрудняет создание высококачественных изделий из карбона. При создании композита в текстуру углеродной ткани внедряется эпоксидная смола. Требуется добавить строго определенный процент смолы, иначе характеристики карбоновой заготовки будут близкими именно к матричному дополнению, а не углеродной основе, что негативно сказывается на прочности. Во время технологического процесса создания детали выверить этот процент трудно, из-за чего карбоновая заготовка несколько теряет в своих характеристиках.

Для создания наиболее качественных карбоновых деталей применяют специальную технологию производства композита с использованием вакуумной инфузии.


Что такое вакуумная инфузия и как она влияет на качество материала

Одной из основных составляющих карбона является эпоксидная смола. При использовании метода ручной формовки соотношение смолы к углеродной ткани будет примерно 2к1, что приводит к повышенной хрупкости детали от ударных типов нагрузок. Лучшим вариантом считается, когда в материале присутствует всего 40-45% смолы, а остальная часть — углеткань.

Подобного результата можно добиться, используя технологию вакуумной инфузии, при ее использовании возможно удалить излишки смолы из заготовки. Остатки связующего извлекаются под давлением, которое создается специальными устройствами. Для отжима смолы используются две методики:

  1. Заводская, с применением автоклавов. Используются специальные установки, которые нагнетаю высокую температуру и доводят показатели давления до 3 атмосфер при создании заготовки. Готовые изделия имеют до 45% смолы в составе композита.
  2. Формовка в вакуумных пакетах. Композит помещается в вакуумный термопакет из которого откачивается воздух специальным насосом. Получается карбон с 50-60% смолы в составе.

Устройства для вакуумной инфузии относятся к дорогостоящей технике, но позволяют создавать детали высочайшего качества.


Достоинства деталей, произведенных при помощи вакуумной инфузии
Вакуумная формовка обладает и некоторыми особенностями, которые помогают улучшить готовое изделие:

  1.  Из материала удаляется воздух, который остается между волокон, а иногда и слоев. Это позволяет избежать образование изломов и трещин при механических нагрузках, а также повышает прочность готовой конструкции.
  2. Ткань лучше пропитывается полимерами.
  3. Снижается токсичность материала, поскольку все вредоносные примеси удаляются под давлением.
  4. Затраты времени на полное изготовление карбоновой детали меньше.
  5. Позволяет создать карбоновое изделие с максимальным показателем прочности и оптимальными затратами сырья.

О нашей компании

Carbon for BMW не только занимается продажей изделий из углепластика но и изготавливает детали на собственном производстве. Для производства используется вышеописанная методика вакуумной инфузии с использованием импортного углеволокна и полимеров.

Сейчас карбон применяется для изготовления целого ряда деталей, включая:

  • Капоты.
  • Багажники.
  • Спойлера.
  • Обвесы
  • Пороги.
  • Элементы салона.


 


markerОткрыть карту