Ложе из карбона своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 05.10.2024
Поверхность матрицы нужно подготовить, используя любой подходящий разделительный агент: PVA, воск и химические агенты подходят для этого, хотя вам следует убедиться, что используемый химический разделительный агент совместимый или даже предназначен для эпоксидных систем.
Если требуется гелиевое покрытие, его нужно использовать перед началом процесса для полного высыхания.
Укладка многослойного композита в матрицу
Ключ к успешной инфузии смолой - это тщательная подготовка. Перед началом выполнения проекта убедитесь, что Вы внимательно прочитали все инструкции. Убедитесь, что у вас есть все необходимые инструменты.
Погнали 🚀
1. Подготовка поверхности матрицы
Если вы собираетесь позволить готовому элементу высохнуть при комнатной температуре, тогда вам подойдет обычный воск для прессосъема. Если вы планируете ускорить процесс высыхания с помощью высокой температуры тогда воск не подойдет, и вам придется использовать химический агент, предназначенный для высоких температур или высокотемпературные воски.
Подготовьте поверхность матрицы в соответствии с рекомендациями по использованию разделительного агента. Не забудьте полностью покрыть поверхность формы и ее края, так как вы сможете контролировать, куда попадет смола, когда начнется процесс инфузии.
2. Расположение основы
Разрежьте основу (например углеткань) на подходящие для вашей формы части. Старайтесь использовать одну часть на каждый слой. Обычное изделие из углеродного волокна требует от 2 до 6 слоев волокна. Если вы не знаете, сколько слоев нужно вам, учитывайте, что 3 обычно достаточно для небольшой легкой детали.
Убедитесь, что вы отрезали достаточно материала, чтобы выложить слои, которые затем обрежутся. Расположите несколько слоев в форму (можно все сразу).
При применении более сложных форм; в частности, многоконтурных или с неровными краями, иногда необходимо использовать аэрозольный клей, чтобы скрепить ламинат с поверхностью формы и соединить последующие слои детали друг с другом.
Жертвенная ткань — это первый слой, накладываемый при вакуумной инфузии и служащий в качестве удаляемого защитного материала. После его удаления остается довольно прочная поверхность, которая также идеально подходит для склеивания.
Жертвенная ткань, входящая в базовый комплект крепче, чем другие недорогие ткани. Но слегка улучшенные жертвенные ткани легче удаляются и стоят своих денег.
Жертвенная ткань обычно накладывается в один слой, так чтобы покрывать всю поверхность детали. Не требуется укладывать ее в несколько слоев по краям, но необходимо покрыть ею всю поверхность, поэтому отрез ткани по размеру должен быть чуть больше площади покрытия.
4. Наложите сетку для распределения смолы
Сетка для распределения смолы обеспечивает транспортировку смолы из сайта распределения (и спиральной трубки) по поверхности ламината. Благодаря форме сетки, смола в ней может протекать по специальным отверстиям даже в условиях абсолютного вакуума.
Сетка для распределения смолы также укладывается одним слоем (хотя ее можно уложить и в несколько слоев, если это необходимо). Площадь сетки также должна совпадать по размеру с площадью детали/жертвенной ткани, расширяясь по тем краям, где будут расположены вакуумный соединитель, с одной стороны, и сайт распределения смолы, с другой.
Устанавливая вакуумные соединители непосредственно на сетку, мы обеспечиваем устойчивые каналы для движения воздуха и смолы в условиях вакуума.
Альтернативный метод для прикрепления соединителя вакуумного шланга непосредственно на сетку заключается в том, чтобы сетка заканчивалась там, где будет установлен вакуумный соединитель. Сложенный кусок дышащей ткани тогда будет использоваться в качестве подушечки, впитывающей в себя излишки смолы, чтобы смола не попала в вакуумный шланг и в вакуумную ловушку. На практике, количество смолы, которую может впитать подушечка, ограничено, поэтому при применении этого метода необходимо тщательно следить за таймингом при зажиме сайта распределения смолы.
5. Установите сайт распределения смолы
Сайт распределения смолы представляет собой спиральную пластиковую трубку, которая обеспечивает движение смолы из подающей трубки в ламинат. Смола растечется по все длине спирали, поэтому по стандарту спиральная трубка должна быть расположена одной стороной книзу (той стороной, где расположена подающая трубка). Тогда смола быстро распределится по одной стороне формы и более равномерно распределится по другой стороне.
Необходимо, чтобы сайт распределения смолы располагался непосредственно на сетке для распределения смолы. Тогда смола легко будет просачиваться из сайта в сетку.
При более крупных или сложных инфузиях может понадобиться несколько каналов распределения смолы и более тщательная их установка. В большинстве случаев это не обязательно, однако, если Вы обнаружите, что в некоторые части ламината смола поступает слишком медленно, можно установить дополнительные каналы распределения смолы.
После установки закрепите каналы распределения с помощью нескольких кусочков герметизирующего жгута.
6. Установите коннектор для подачи смолы
Коннектор для подачи смолы это один из Т - образных коннекторов.
По нему проходит сайт распределения смолы, позволяя ей протекать от трубки подачи через коннектор в спиральную трубку. Установите коннектор для подачи смолы в центре спирального сайта распределения смолы.
7. Установите вакуумный коннектор
Вакуумный коннектор нужен для того, чтобы воздух свободно проходил от коннектора под поверхность материала даже в условиях абсолютного вакуума.
Прикрепите вакуумный коннектор к верхней стороне сетки с противоположной стороны от сайта распределения смолы. Коннектор должен располагаться на поверхности сетки для распределения смолы за пределами детали.
📘 Продолжение в следущей статье (которая будет сегодня вечером) 🙂👍🏽
🚀 Подписывайтесь, ставьте лайки и комментируйте - нам это поможет в продвижение.
Делаем изделие из карбона - Ч1. Как подобрать подходящую матрицу для изделия из карбона?
Делаем изделия из карбона - Ч2. Правила безопасности при создании деталей из карбона.
Чтобы получить деталь из карбона, нужно изготовить матрицу — форму для литья, уложить туда переплетенные нити углеродного волокна (углеткань), залить их специальной смолой и провести термообработку. За счет уникальных свойств углеткани и эпоксидных смол получается материал прочнее стали и вдвое легче самого легкого металлического сплава. У команды Бойцова и Хоробрых ушло больше года на то, чтобы сделать этот процесс четким и предсказуемым.
Комментарии экспертов
Аркадий Селезневруководитель трека Aerospace, директор по проектам РЦИ StartupSamara
Бойцов — хороший предприниматель. Я легко могу себе представить его действия в ситуации, когда для решения очередной задачи он не найдет на рынке, например, нужных смол: Андрей наймет химиков и займется разработкой новых смол. Тогда инжиниринговый бизнес превратится в инновационный. Андрей — очень работоспособный человек. Я искренне желаю ему и его команде успеха.
Олег Мальсаговпредприниматель, советник по развитию ректора Университета ИТМО, ментор трека Aerospace GenerationS
Автомобиль сегодня становится чем-то большим, чем просто средством передвижения. Владельцы машин любят их, пытаются выделить из толпы, добавив что-то особенное внешнему виду. Такой вид модернизации называется стайлинг и включает огромное количество различных способов добавления красоты. Это и бампера, и обвесы, и фары замысловатых форм, и тонировка, и различные способы покраски деталей. Очень распространёнными среди автолюбителей являются детали из карбона (или углепластика), которые пользуются огромной популярностью, причём, скорее, из-за необычного внешнего вида, а не из-за своих аэродинамических свойств. В этой статье мы расскажем, как сделать углепластик своими руками.
Характеристики карбона
Углепластик обладает рядом выдающихся качеств, таких как очень высокая прочность при малом весе. Зачастую детали из карбона прочнее даже, чем стальные аналоги, а весят при этом гораздо меньше. Благодаря таким характеристикам, детали из этого материала находят широкое применение во многих сферах промышленности. В основном это ракетостроение, самолётостроение и судостроение, так как в этих областях такие параметры материалов нужны больше всего. При этом производство углепластика связано с рядом технических сложностей, таких как необходимость постоянного контроля условий изготовления с применением очень дорогостоящих и энергозатратных методов. Если же отказаться от подобного контроля, то существует огромный риск того, что характеристики материала получатся гораздо хуже ожидаемых. Причиной этому может послужить малейшее отклонение от рекомендуемых параметров производства. Также настоящий материал плохо выдерживает удары, в результате чего даже незначительная деформация может повредить деталь из углепластика.
Эти же характеристики стали причиной того, что детали из карбона стали широко применяться при подготовке гоночных автомобилей, а благодаря их своеобразному внешнему виду, этот материал стал пользоваться немалой популярностью среди обычных автолюбителей. Поэтому изготовление деталей из карбона является очень распространённой задачей многих водителей, которые мечтают добавить изюминку во внешность своей машины.
Способы изготовления карбона
Для того чтобы изготовить деталь автомобиля из углепластика, совсем необязательно идти в специализированный автосервис, ведь запросто можно сделать карбон своими руками. Есть несколько способов изготовления карбона. Ниже мы разберём только те способы, которые подойдут для применения в домашних условиях.
Изготовление деталей с помощью ручного давления
Этот способ отлично подойдёт для самостоятельного изготовления деталей из углепластика. Отличается он тем, что для его реализации не потребуется дорогостоящее оборудование, а значит, вы сможете изготовить себе карбоновые детали без ощутимых затрат.
Для проведения работ вам потребуется ряд инструментов: карбоновый лист, отвердитель, эпоксидная смола, валик для выдавливания пузырей и кисть для нанесения смолы.
Также вам потребуется форма, по которой вы будете изготавливать деталь. В первую очередь необходимо нанести на форму разделительный воск и дождаться его высыхания. После этого следует нанести эпоксидную смолу, на которой начать формировать слой углепластика. Следите за тем, чтобы под слоями карбона не оставалось пузырей, а его сцепление с формой было максимальным. Для этого следует воспользоваться валиком.
После того как заготовка полностью высохнет, можно достать деталь, почистить её и покрыть лаком для обеспечения защиты покрытия.
Изготовление формы с использованием вакуума
Первые шаги в изготовлении этим способом похожи на предыдущий. Изменения присутствуют в самой форме и в порядке действий, после того как все слои углепластика выложены на форму. После этого необходимо поместить всю конструкцию в вакуумную плёнку и подключить к ней вакуумный насос. Насос откачает весь воздух и создаст давление для лучшего приставания детали к форме.
Этот способ очень хорош и позволит получать качественные детали. Однако обойдётся он довольно дорого, особенно по сравнению со способом ручного формирования: вакуумный насос стоит порядка 200 долларов.
Способ обклейки
Заключается этот способ в том, чтобы готовые детали автомобиля обклеить карбоновым материалом, а не изготавливать новые. Это не облегчит конструкцию автомобиля, зато позволит повысить прочность деталей. Например, можно обклеить капот автомобиля, бампера или приборную панель.
Порядок действий для этого способа следующий:
- Сначала необходимо подготовить ту поверхность, которую вы собираетесь обклеивать. Для этого необходимо её тщательно очистить, избавиться от резких углов и обезжирить. Далее, следует нанести клей на поверхность, а материал пропитать эпоксидной смолой и отвердителем. Карбоновые листы нужно приклеить к поверхности, избегая образования пузырей, после чего высушить её и покрыть лаком.
- Не путайте обклейку углепластиком и обклейку карбоновой плёнкой. В этом случае карбоновая плёнка представляет собой обычный автовинил с рисунком, похожим на покрытие из углепластика. Он применяется исключительно в декоративных целях и не несёт цели сделать детали прочнее или легче. Тем не менее, если вам важна только внешность, этот способ может вам подойти — осуществить его легче и дешевле всего. Однако делать этого мы не советуем, так как такие плёнки окажут не самое лучшее влияние на покрытие кузова вашего автомобиля.
Таким образом, вы теперь знаете, как сделать карбон самостоятельно. Для этого потребуется лишь наличие материала, умение обращаться с инструментами и некоторое терпение. Если эта статья оказалась для вас полезной, напишите нам.
В 2018 году на шоу винтажных автомобилей Pebble Beach Concours d'Elegance в США показали новый гиперкар Bugatti под орущим для русскоговорящих названием Divo. Эта тачка оказалась самой дорогой в ассортименте известного бренда. Всего выпустят 40 машин по 5 миллионов евро каждая — все они давно раскуплены.
Это не принципиально новая модель Bugatti — она построена на базе Chiron. Её внешний вид значительно отличается от прообраза. Гиперкар получил новый обвес, спойлер и другие детали, которые увеличивают его прижимную силу до более чем 450 килограмм — это на 90 килограмм больше, чем у предшественника. У машины такой же двигатель на 8 литров и 16 цилиндров, а максимальная скорость ограничена на отметке 380 километров в час. У Divo прокачанные ходовая и тормозная системы, его позиционируют для использования на треке, но гонять на таких точно будут и за его пределами.
Значимой разницей между Divo и Chiron также стал вес — он уменьшился на 35 килограмм. Это стало возможным за счёт повсеместного использования карбона. Да, настолько большой кусок текста в начале этой статьи нужен был именно для того, чтобы подвести вас к разговору об этом материале.
Карбоном называют композитный материал — углепластик
Карбон — это такое многослойное полотно, которое формируется из волокон углерода, завёрнутых в обёртку из полимерной смолы. Если же говорить о правильном нейминге, то именно карбоном называют углерод, из которого делают карбоновое волокно, также называемое углепластиком. Если же откинуть нудные рассуждения, то карбон = углепластик. Сегодня к числу таких веществ относят абсолютно все полотна, в состав которых входят углеродные волокна, а вот звенья между, которые их связывают, уже могут быть абсолютно разными. Таковы реалии.
Карбон — это современный материал. Но кроме уникальных особенностей у него также очень высокая стоимость. Когда за один килограмм стали обычно просят меньше одного доллара, качественный карбон оценивают в двадцать раз больше, и в ближайшее время его цена вряд ли опустится.
Первоначально карбон разрабатывали именно для автомобилей наивысшего класса и космической отрасли. Тем не менее, из-за небольшого веса и высочайшей прочности его используют в современных самолётах, для производства спортивного инвентаря, а также в технологической медицине.
Карбон состоит из отдельных нитей: как их производят
Чтобы сделать карбон, нужна нить из полимеров или органики: полиакрилонитрильная, фенольная, лигниновая, вискозная. Её термическим образом обрабатывают в открытом пространстве при температуре 250 градусов по Цельсию в течение суток. За это время она фактически обугливается.
По окончанию окисления начинается процесс карбонизации. На этом этапе происходит нагревание материала в азоте или аргоне — при этом уже используется температура порядка 800–1500 градусов по Цельсию. В итоге в ходе этого процесса получаются структуры, которые напоминают молекулы графита. После этого происходит насыщение углеродом, что называют графитизацией — оно осуществляется в той же среде, но уже при температуре 1300–3000 градусов. Данный процесс может повторяться несколько раз, чтобы добиться концентрации углерода на уровне 99% — при этом материал постоянно чистят от азота. После этого он достигает необходимой прочности.
Немного о том, какими могут получиться полотна карбона
Полотно. Этот вид плетения считается наиболее плотным. В данном случае нити карбона переплетаются по очереди один к одному. Главным преимуществом этого типа считается максимальная фиксация фактуры. Тем не менее, за счёт этого оно получается менее пластичным.
Ёлочка. Этот вид плетения называют саржевым. В данном случае используется схема два к двум: две основные нити вплетаются через пару других нитей. Это плетение куда прочнее, чем предыдущее, и считается самым востребованным. Чаще всего используют именно его.
Сатин. Такое плетение — антипод двум предыдущим. Оно считается наименее плотным, но наиболее пластичным. Каждая из основных нитей в данном случае проходит над несколькими дополнительными нитями — именно это даёт ему необходимую рыхлость.
Корзина. Фактура этого волокна считается наиболее привлекательной. Тем не менее, его очень сложно выложить, чтобы не исказить рисунок — с таким умеют работать только настоящие профессионалы. А вот практической пользы у него не так и много.
Чтобы сделать карбон, используют несколько способов
Выше мы рассмотрели, как делают карбоновые нити, а также поговорили о вариантах плетения, которые нужны, чтобы создать из них полотно. Дальше из карбона нужно сделать готовую объёмную деталь для современного автомобиля, велосипеда и так далее. Для этого используют три способа.
Прессование. Это чуть ли не самый простой способ создать деталь из карбона. В его рамках полотно выкладывают в специальную форму, а потом пропитывают эпоксидной или полиэфирной смолой. После этого лишнюю пропитку попросту вытесняют чем-то вроде пресса или используют для этого вакуумные машины. Когда смола застывает, получается необходимая деталь. Смола в этом случае должна пройти по дороге полимеризации. Чтобы ускорить этот процесс, можно использовать повышенный температурный режим. На выходе обычно получается полая деталь, которую называют листовым углепластиком.
Формование. Для этого способа работы с углеволокном понадобится макет готового изделия, который также называют матрицей. Её обычно делают из алебастра, гипса или монтажной пены. На неё накладывается пропитанное смолой полотно из карбона, а потом оно прокатывается специальными валиками, чтобы убрать весь воздух между материалом и заготовкой — это может происходить как в холодном состоянии, так и в горячем. После этого, как и в предыдущем случае, нужно дождаться, чтобы смола высохла. Затем готовое изделие можно отделять от заготовки и начинать сначала.
Намотка. Этот вариант работы с карбоновым волокном применяется только для создания труб и других аналогичных деталей. В данном случае оно всё так же пропитывается специальной смолой, а потом наматывается на заготовку соответствующей формы. Важно понимать, что и в этом случае, и в двух других, может быть не один слой волокна, а несколько. Как мы уже отмечали выше, если одновременно использовать карбон разного плетения, можно добиться оптимальных показателей по прочности, упругости и пластичности — это очень важно. Плюс ко всему, указанные операции обычно происходят не вручную, а на заводах в промышленных масштабах.
Немного технических особенностей для понимания карбона
Так как карбон делается из нескольких материалов (углеродное полотно в качестве основы и эпоксидная смола для связки), которые отличаются свойствами, он получается достаточно интересным и необычным по своим техническим характеристикам. Именно поэтому его и используют в суперкарах и не только.
| Показатели | Плотность (ρ, кг/ м³) | Температурный режим (Тпл, °C) | Предел прочности (σB, МПа) | Упругость (σB/ρ, МПа/кгм-3) |
| Углерод | 1413 | 3700 | 2760 | 157 |
| Стекло E | 2548 | 1316 | 3450 | 136 |
| Стекло S | 2493 | 1650 | 4820 | 194 |
| Графит | 1496 | 3650 | 2760 | 184 |
| Молибден | 166 | 3650 | 1380 | 14 |
| Полиамид | 1136 | 249 | 827 | 73 |
| Полиэфир | 1385 | 248 | 689 | 49 |
| Сталь | 7811 | 1621 | 4130 | 53 |
| Титан | 4709 | 1668 | 1930 | 41 |
| Вольфрам | 19252 | 3410 | 4270 | 22 |
| Алюминий | 2687 | 660 | 620 | 2300 |
| Асбест | 2493 | 1521 | 1380 | 5500 |
| Бериллий | 1856 | 1284 | 1310 | 7100 |
| Карбид бериллия | 2438 | 2093 | 1030 | 4200 |
У карбона есть не только достоинства, но и недостатки
Карбон отличается сложностью в производстве — сделать его куда труднее, чем стеклопластик или стекловолокно. Именно поэтому он стоит достаточно дорого: тут сказывается и время в работе, и дороговизна необходимого оборудования. На выходе у него есть неоспоримые преимущества и недостатки, про которые нужно помнить.
Преимущества:
- этот материал легче алюминия на 20%, стали — на 40%;
- карбон из углерода и кевлара отличается невероятной прочностью;
- он сохраняет прочность и форму приблизительно до 2000 градусов по Цельсию;
- материал отлично гасит вибрации;
- карбон не боится коррозии;
- это прочный и упругий материал;
- его можно использовать в декоративных целях.
Недостатки:
- карбон плохо переносит точечные повреждения;
- этот материал практически невозможно реставрировать после повреждений;
- без дополнительного покрытия он может выгорать на солнце;
- карбон вызывает коррозию металла, поэтому его с ним нельзя соединять напрямую;
- такой материал очень сложно утилизировать и использовать повторно.
В общем и целом, карбон — суперинтересный и действительно высокотехнологичный материал, из которого можно делать детали для тех же суперкаров. Тем не менее, сферы его реального применения только этим не ограничены — дошло до того, что из него уже делают даже аксессуары для смартфонов.
Читайте также: