Карбоновые детали: Основные методы изготовления деталей из карбона

Содержание

Основные методы изготовления деталей из карбона

Качество деталей из карбона в первую очередь зависит от правильного выбора и качества смолы и углеродного полотна. При ошибках в выборе плотности полотна карбона и смолы для карбона вы не сможете аккуратно выложить заготовку в форме, плотно прижать и полностью удалить пузырьки воздуха.

Основные методы изготовления деталей из карбона

К основным методам изготовления можно отнести:

формование из препрегов, то есть полуфабрикатов,
метод аппликации,
формование непосредственно в форме с вакуумом,
формование давлением (ручная прикатка).

Изготовление карбона дома не требует сложного оборудования, и при определенных навыках можно получить детали достойного качества. Поэтому сделать углепластик удовлетворительного качества самому вполне реально.

Карбон для автотюнинга

Внимание! Так называемый 3D-карбон, автовинил или пленка “под карбон” никакого отношения к карбону не имеет, кроме отличной имитации поверхности карбона. Это разноцветные виниловые и ПВХ-пленки с визуальными эффектами только для декоративной отделки поверхности, но не для упрочнения.

А вот для изготовления некоторых облегченных элементов, где требуется высокая прочность, например, для бамперов, капотов, мелких деталей кузова, может использоваться дорогостоящий настоящий карбон. Можно попробовать даже сделать обтяжку карбоном своими руками некрупных элементов.Но необходимо помнить, что этот материал очень чувствителен к точечным ударам и есть риск повреждения мелкими камнями и щебнем из-под колес.

И здесь определяющую роль играет мастерство автомастера, насколько совершенно он владеет навыками подбора полотна, смолы и толщины слоев. А ремонт карбоновых деталей – тоже дорогостоящий процесс.

Если же для вас главную роль играют эстетические параметры, а не облегчение веса автомобиля или мотоцикла, то присмотритесь к ПВХ-пленкам “под карбон”, аква-печати или аэрографии.

Изготовление деталей из карбона методом препрегов

Промышленный процесс формования изделия из препрега (заготовок для формования) в автоклаве представляет собой одновременное протекание сложных процессов:

полимеризацию компаунда,
вакуумное удаление воздуха и излишков смолы,
высокое давление ( до 20 атм) прижимает все слои к матрице, уплотняя и выравнивая их.

Это дорогостоящий процесс, поэтому для мелкосерийного тюнинга в домашних условиях малопригодный.

Но разделение этих процессов удешевляет и удлиняет всю процедуру самостоятельного получения карбона. Изменения при этом вносятся в технологию подготовки препрега, поэтому всегда нужно обращать внимание, для какой технологии предназначена заготовка.

В этом случае препрег готовится в виде сэндвича. После нанесения смолы заготовка с обеих сторон покрывается полиэтиленовой пленкой и пропускается между двух валов. При этом лишняя смола и нежелательный воздух удаляются.

Препрег вдавливается в матрицу пуансоном, и вся конструкция помещается в термошкаф. То есть в данном случае препрег представляет полностью готовую к формованию заготовку, с обжатыми слоями и удаленным воздухом.

Этот метод чаще всего и используют автомастерские, покупая заготовки карбона, а матрицы изготавливаются из алебастра или гипса, иногда вытачиваются из металла или в качестве модели используется сама деталь. которую вы хотите повторить из карбона. Иногда модели вырезаются из пенопласта и остаются внутри готовой детали.

Углепластик своими руками проще всего сделать методом «обтяжки» или аппликации углеполотна на заготовку.

Метод аппликации (ручная оклейка)

Сделать карбон своими руками можно методом оклейки, который включает пять основных этапов:

Тщательная подготовка оклеиваемой поверхности: зашкуривание, обезжиривание, скругление углов.
Нанесение адгезива.
Приклеивание углеткани с пропитыванием эпоксидной смолой с отвердителем.
Сушка.
Покрытие защитным лаком или краской.

Наполнители для смолы используют как для придания декоративности, так и для предотвращения стекания смолы с вертикальных поверхностей.

Необходимые материалы

Адгезив для фиксации углеткани на поверхности.
Ткань из углеволокна, которую укладывают на смолу послойно, с прикатыванием твердым валиком.
Эпоксидная смола средней вязкости с отвердителем (иногда она используется в качестве адгезива).
Защитный лак. Лучше всего для защиты от царапин подходит полиуретановый. Нужно выбирать водостойкий и светостойкий. Он не помутнеет. Для высокого блеска в качестве финишного покрытия можно использовать акриловый лак.

Смолу наносят 2-3 раза с промежуточной сушкой и шлифовкой.

Этот метод отличается от традиционного изготовления карбоновых изделий по моделям нанесением адгезива, а не разделителя для легкого съема получившегося полуфабриката.

Компания 3М предлагает даже самоклеющееся углеполотно, но работа с ним требует хороших навыков.

И карбон остается на оклеиваемой детали, упрочняя ее. Такое производство карбона чаще всего используется для оклеивания бампера, приборной панели и пр.

Метод формования карбона в форме с вакуумом

Для этого метода требуется специальное оборудование и хорошие навыки.

Нанесение разделительного состава на поверхность модели. Для матовых и полуглянцевых поверхностей обычно применяется разделительный воск, а для глянцевых поверхностей(пластик и металл) — разделитель типа WOLO и растворы для грунтования, которые используются при мелкосерийном призводстве.
Выкладывание углеткани в матрицу, без морщин и пузырей.
Пропитка углеткани смолой.
Слоев может быть несколько. В некоторых случаях углеткань можно чередовать со стеклотканью.
Наложение перфорированной пленки для отжима излишков смолы и выхода воздуха. Желательно укладывать внахлест.
Прокладка впитывающего слоя.
Установка вакуумной трубки и порта для подключения вакуумного насоса.
Помещение всей конструкции в прочную вакуумную пленку, приклеивание герметизирующим жгутом к оснастке.

Вся процедура напоминает помещение какого-либо предмета в вакуумный пакет, которые продаются в магазинах для хранения вещей, с последующей откачкой из него воздуха. Можно поэкспериментировать с такими вакуумными пакетами. Они очень прочные и продаются разных размеров. А вакуумный насос для домашнего использования обойдется в среднем в 150-200$.

Еще один вариант вакуумной технологии – процесс формования включает в себя наложение слоев углеродного волокна на пресс-форму, упаковывание в мешки всей сборки и удаление лишнего воздуха с помощью вакуумной системы. Смоляная смесь затем подается с одного конца и затем всасывается в пакетированный узел под действием вакуума внутри. После периода охлаждения формованная деталь отделяется от пресс-формы, а избыток материала обрезается.

Метод формования карбона с помощью давления (ручная прикатка)

Применяется для самостоятельного изготовления деталей из карбона и аналогичен методу формования вакуумом, но без использования дорогостоящей оснастки. Наборы включают кисти для нанесения смолы и валики для выдавливания воздуха и прикатки слоев.

Для простого тюнинга автомобиля понадобятся:

углеполотно плотностью 200-300 г/м,
эпоксидная смола,
отвердитель,
жесткий валик и кисть.

На Alibaba.com углеполотно плотностью 200 г/м.кв. плетения twill предлагается по цене от 10 до 25 долларов за квадратный метр. Правда, и покупать нужно от 10 метров. Но можно договориться о получении образцов, которые позволят самостоятельно изготовить небольшие изделия из карбона.

В общих чертах процесс изготовления углепластика своими руками выглядит так:

На поверхность формы наносится разделительный воск, гелькоат для формирования защитно-декоративного слоя на поверхности готового изделия.
После его высыхания наносится тонкий слой смолы, на который прикатывается или прижимается углеткань, для выхода пузырьков воздуха.
Затем наносится еще один слой смолы для пропитки. Можно нанести несколько слоев ткани и смолы, в зависимости от требуемых параметров изделия.
Смола может полимеризироваться на воздухе. Это происходит обычно в течение 5 дней. Можно поместить заготовку в термошкаф, нагретый до температуры 140 – 180 ◦С, что значительно ускорит процесс полимеризации.

Затем изделие извлекаем из формы, шлифуем, полируем, покрываем лаком, гелькоутом или красим.

Каждый слой прокатывается валиком для удаления пузырьков воздуха и получения максимального сцепления.

При таком методе получается высокий расход смолы (в три раза выше плотности углеполотна), но зато именно таким способом можно изготовить любую деталь из карбона своими руками.

Автор Ирина Химич

Карбоновые детали | Тюнинг ателье VC-TUNING

Карбоновые детали для автомобиля

Информационная статья.

На сегодняшний день существует великое множество способов преобразить ваш автомобиль, начиная от банальной перекраски, и заканчивая полной переделкой, как элементов кузова, так и салона. В настоящее время большую популярность приобрел карбоновый тюнинг и тюнинг под карбон. Сразу оговоримся, что не стоит путать два этих понятия. В первом случае используются высококачественные детали, во втором же, просто имитирующая карбон пленка, или аквапринт.

Слово «карбон» уже давно у всех на слуху, но далеко не каждый имеет понимание, что на самом деле представляет собой этот материал. Карбон – это ткань, сотканная из углеродных нитей, которая в последствие заливается эпоксидной смолой. Для получения необходимой детали, ткань укладывается в несколько слоев на матрицу, которая имеет форму детали.

Карбон обладает комплексным сочетанием ряда характеристик, которые и выделяют его среди других материалов, применяемых в тюнинге. Карбоновые детали гораздо легче стальных, но не уступают им в прочности и коррозионной стойкости, они не боятся не химического не физического воздействия. О пластике и говорить нечего, карбоновые детали превышают качественные характеристики пластиковых в десятки, если не в сотни раз. Нить, из которой изготавливается карбоновая ткань, имеет настолько высокую прочность, что ее практически невозможно порвать. Хотя, стоит оговориться, что нить боится излома, для этого ткань и складывается в несколько слоев с последующей пропиткой эпоксидной смолой, что увеличивает прочность в десятки раз, оставляя вес детали неизменным.

Своей известностью карбон обязан гонкам «Формула-1». Корпус болида, для участия в гонках полностью изготавливался из карбона. В настоящее время этот материал доступен не только профессиональным гонщикам, но и обладателям машин серийного производства. Замена всего нескольких элементов авто на карбоновые, уменьшает вес автомобиля на 15 килограмм. Поэтому углеродистые детали пользуются таким большим спросом, ведь специфика данного материала позволяет создать индивидуальные элементы тюнинга и выделить ваш автомобиль на фоне серой массы, при этом вы действительно улучшаете ваш автомобиль, а не просто устраиваете показуху, как в случае с пластиком. Из карбона могут быть изготовлены любые детали: обвесы, капоты, рули, спойлера, панели приборов, крылья, и даже кресла салона – возможности безграничны.

Карбоновые капоты являются лидером продаж среди своих углеродистых собратьев. Капот из карбона и сам по себе здорово смотрится, а при сочетании с другими элементами (дверьми, зеркалами) создает оригинальный дизайн, делающий ваш автомобиль предметом не только белой, но и черной зависти. Хочется отметить, что из карбона изготавливают даже автомобильные диски. При заказе деталей для тюнинга все ограничивается вашей фантазией. Как показывает практика, в России детали из карбона приобретаются больше из-за своего внешнего вида, нежели из-за эксплуатационных качеств.

При всех перечисленных преимуществах, карбон имеет и ряд недостатков:

Сложность в приобретении качественных изделий. В настоящее время, достаточно сложно найти организацию, занимающуюся именно настоящим карбоном. Большинство нечистых на руку производителей используют вместо углеродистой ткани – стекловолокно. Как и в случае с карбоном такие детали пропитываются смолой, и смотрятся достаточно эффектно, однако не обладают качествами, присущими карбону.
Карбоновая ткань крайне негативно реагирует на ультрафиолетовые лучи, она приобретает желтоватый оттенок, вследствие длительного воздействия ультрафиолета. Однако, если оттенок слоновой кости вас не смущает, то этот недостаток можете не рассматривать.
При всех своих прочностных характеристиках, точечные удары губительны для карбона. Это особенно касается дисков и капотов.

Придать «карбоновый» эффект авто, можно с помощью пленки, на которую нанесен рисунок, имитирующий карбоновое покрытие, или аквапринт.

Компания VC-tuning предлагает стайлинг интерьера, исключительно, как дополнительную опцию для индивидуальных проектов.

Как делают карбоновые детали — Как это сделано, как это работает, как это устроено — LiveJournal

Оригинал можно посмотреть здесь.

Был у одного нашего заказчика такой проект: сделать линейку техники с корпусами из углеродного волокна. Лёгкие, прочные, красивые — сплошные плюсы. Только цена кусается. Вот и командировали меня на разведку: узнать как бы сделать то же самое, но подешевле.

Честно говоря, я ни разу до этого не видел, как производятся подобные вещи, и даже не представлял себе всю технологию. Поэтому сразу и с удовольствием взялся за задачу.

Но оказалось, что попасть на завод не так просто. Два производителя под разными предлогами отказались встречаться на производстве и настойчиво звали к себе в офис. У третьего офис и производство были в одном здании, и я недолго думая поехал к нему.

Завод выглядит вполне прилично, меня проводят в переговорную-шоурум.

От разнообразия образцов разбегаются глаза: карбоновый велосипед, детали для авто и мототюнинга, всякие штуковины непонятного назначения.

Целиковый капот для BMW — мечта пацанов с раёна.

Иногда в карбоновую ткань вплетают цветные нити: красные или синие, выглядит очень необычно.

Детали, покрашенные целиком, сразу и не отличишь от обычных. Обычно спортсмены так делают: им нужен низкий вес, а не понты 🙂

Мотошлем.

И нечто, неизвестно для чего нужное.

Но главной целью моего визита, было вот это:

Чехол для iPad. Меня интересовал не сам чехол, конечно, а похожие на него штуки: детали для корпусов телефонов, ноутбуков, планшетов. Было важно разобраться в технологии произодства, понимать, как правильно их проектировать, чтобы это было максимально дешево и технологично. Поэтому после долгих переговоров и уговоров я всё-таки напросился на экскурсию по цеху.

Производство занимает один этаж здания, тут чисто, но довольно пустынно.

Карбоновое полотно с нанесенным клеящим слоем поступает в рулонах. Оно бывает разной толщины, с разным рисунком плетения. Хранится в специальных холодильниках.

Ткань нарезается на куски по выкройке, и наклеиваются в несколько слоёв на матрицу. Матрицы бывают лёгкими, из чего-то типа пластика и с увеличенным ресурсом, из алюминия.

Матрицы, идущие в работу раскладываются прямо на полу, каждая в своём секторе.

Сам процесс наклейки карбона был расположен за стеклянными дверьми, но мне наотрез отказались его показывать, мол страшная коммерческая тайна. Но я не думаю, что там есть что-то секретное, просто вырезают ножницами, и укладывают лоскутки в форму.

После этого каждую деталь упаковывают в вакуумные пакеты.

Откачивают из пакетов воздух и загружают в одну из двух печей, побольше или поменьше.

Готовые детали извлекают из матриц. Если деталь сложной формы, то и матрица для неё будет сложносоставной, из нескольких частей.

Контроль качества перед сдачей на склад.

Как вы догадываетесь, это не весь процесс. Теперь у деталей нужно обрезать края и покрасить их лаком. Но это делается на другой площадке, у субподрядчика. Предлагали поехать посмотреть, но я отказался — вот там уж точно ничего нового.

Ой, вом же наверное интересно узнать про цены? Так вот, карбоновый чехольчик на iPad стоит с завода 25 долларов. А велосипед — несколько тысяч. Улыбаться перестанешь, как говорит один мой знакомый. И вариантов снижения особо не видать, слишком мелкосерийное производство, слишком много ручного труда.

Оборудование для производства карбона, изготовление карбоновых деталей

Для производства карбона, кевлара и других композитов на основе углепластика, применяется несколько распространенных технологий. требуется . В зависимости от выбранной технологии Вам понадобится то или иное специальное, профессиональное оборудование. На данный момент существует несколько наиболее распространенных технологий переработки (производства) углепластика (карбона), в числе которых можно выделить 3 основных:

I. Технология Вакуумбэгинга (Vacuum bagging) – производство композита с использованием вакуумного мешка.

Основные компоненты:

1. оснастка

2. ламинат (армирующий материал)

3. жертвенный слой (Pill Play)

4. перфорированная плёнка

5. впитывающий слой (Braizer)

6. вакуумная пленка

Также понадобятся: герметизирующий жгут, вакуумная трубка, вакуумный насос.

Суть: В оснастку обработанную разделительным составом наносится гелькоут, после доведения до состояния «на отлип» укладывается армирующий материал (карбон) и пропитывается связующим (эпоксидной смолой) кистью или валиком. После, укладывается жертвенный слой, перфорированный слой, впитывающий (распределяющий вакуум) слой.

Далее делается вакуумный мешок: накрываем вакуумной пленкой оснастку, пленка крепится к оснастке с помощью герметизирующего жгута. Герметизируем форму. Откачиваем воздух вакуумным насосом.

Особенности: при использовании духового шкафа можно получать более качественные компоненты за более короткое время.

Плюс технологии: Используя эту технологию можно делать качественные и достаточно недорогие компоненты малых и средних размеров.

Минус технологии: в том, что процесс пропитки армирующего материала (карбона) является открытым (идут испарения летучих веществ из связующего), а следовательно не безопасным для персонала. Обязательно использование защитной маски и перчаток при работе.

II. Технология Вакуумной инфузии (Vacuum infusion) – технология пропитки армирующего материала с помощью разрежения.

Основные компоненты:

1. оснастка

2. ламинат (армирующий материал)

3. жертвенный слой (Pill Play)

4. проводящая сетка

5. вакуумная пленка

Также понадобятся: герметизирующий жгут, вакуумная трубка, спиральная трубка, вакуумный насос, ловушка для смолы (обязательное условие), т-образные переходники, спрей-клей Aerofix2 временной фиксации, зажим прерывания подачи.

Суть: Эта технология позволяет производить качественные и относительно недорогие компоненты средних и больших размеров с отличным качеством внешнего вида.

В оснастку обработанную разделительным составом наносится гелькоут, после доведения до состояния «на отлип» укладывается сухой армирующий материал (карбон, кевлар, базальт) . После, укладывается жертвенный слой, укладывается проводящая сетка и форма закрывается вакуумной пленкой. Пленка крепится к оснастке с помощью герметизирующего жгута. Устанавливаем трубку подачи связующего (эпоксидной смолы низкой вязкости). Герметизируем форму. Откачиваем воздух вакуумным насосом. После проверки на герметичность (отсутствие утечек) производим пуск смолы.

Смола под разряжением входит в форму и занимает доступный объем пропитывая армирующий материал уложенный в оснастку. После окончания пропитки армирующего материала (визуальный контроль) перекрываем трубку подачи смолы.

Особенности: для пропитки используется связующее низкой вязкости.

Плюс технологии: главное положительное качество технологии вакуумной инфузии в том, что при выкладке армирующего материала (карбона, арамида) в форму он остается сухим, а следовательно, это не ограничивает время работы. Кроме того процесс является «чистым». Т.е. не происходит активного испарения летучих компонентов связующего, следовательно более безопасным для рабочего по сравнению с вакуум бэгингом.

Из минусов: можно отметить повышенные требования к квалификации рабочего, его внимательности и аккуратности. Также то, что компоненты могут получаться с большим содержанием связующего по сравнению с вакуум бэгингом.

III. Технология производства композита с использованием препрега.

Основные компоненты:

1. оснастка (стойкая к температуре)

2. препрег (армирующий материал пропитанный «горячим» связующим на специальном оборудовании)

3. жертвенный слой (Pill Play)

4. перфорированная плёнка

5. впитывающий слой (Braizer)

6. вакуумная пленка

7. * автоклав

* – специальное профессиональное оборудование (мощный герметичный сосуд) для создания, удержания и контроля повышенного давления воздуха (6-8 атмосфер) и температуры (80-160°C).

Также понадобятся: высокотемпературный герметизирующий жгут, высокотемпературная вакуумная трубка, вакуумный насос.

Суть: процесс работы с препрегом похож на Технологию вакуумбэгинга. В оснастку обработанную «горячим» разделительным составом (высокотемпературные разделительные составы) укладывается армирующий материал (карбоновый препрег). Хорошенько прожимается пальцами, тефлоновой палочкой. После, укладывается жертвенный слой, перфорированный слой, впитывающий (распределяющий вакуум) слой.

Далее делается вакуумный мешок: накрываем высокотемпературной вакуумной пленкой оснастку, пленка крепится к оснастке с помощью высокотемпературного герметизирующего жгута. Герметизируем форму. Откачиваем воздух вакуумным насосом.

Использование автоклава при переработке препрегов не является обязательным (достаточно вакуумного мешка и печи), но при использовании, позволяет получать изделия высочайшего качества (характеристика прочность-вес).

Используется при производстве высокопрочных композиционных деталей: монококи, детали подвески и кузова Формулы1, суперкаров, детали самолетов, аэрокосмические компоненты, протезы, профессиональное спортивное оборудование.

Стоит отметить, что данная технология является наиболее дорогой при производстве композитов на основе карбона. Это связанно не только со стоимостью самого автоклава но и расходами на электроэнергию.

Плюс технологии: низкая сложность укладки ламината, чистый процесс, высокое качество композита.

Минус технологии: гораздо более дорогой процесс (по сравнению с вакуум бэгингом, вакуумной инфузией). Также необходимо отметить повышенные требования к оснастке (высокая температура полимеризации).

Необходима холодильная камера для хранения препрега. Но даже при правильном хранении (-18С) срок годности материала не превышает 12 месяцев.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что именно сложность в технологии изготовления и высокий уровень квалификации рабочих обуславливает достаточно высокую цену компонентов из карбона. Наша компания за 7 лет работы накопила опыт и знания позволяющие решать любые задачи при производстве изделий из композитов. Имеется необходимое оборудование для производства любых изделий из карбона, в том числе, различных сложных, оригинальных конструкций для авиационной и космической отрасли, профессионального спорта, медицины, тюнинга автомобилей и мотоциклов.

Carbon Parts Inc.

Home
Кто мы
Интернет-магазин
- Audi
- Bentley
- BMW
- Chevrolet Corvette
- Dodge Viper
- Ferrari
- Ford Mustang
- Ford Mustang
- Lamborghini
- Lexus
- Maserati
- Mercedes-Benz
- Mitsubishi
- Porsche
- Range Rover
- Rolls Royce
- Smart
- Tesla

Журнал "Дизайнер"

Журнал "Дизайнер"