Углепластик (карбон) в авто – поиск альтернатив

Уникальный композитный материал — углепластик пока используется в основном в спортивном автомобилестроении для суперкаров и болидов, потому что массовое использование сдерживается высокой ценой и эксплуатационными характеристиками карбона. Основным материалом для изготовления корпусов автомобилей остается тонколистовая сталь. В последнее десятилетие все активнее используются альтернативные материалы, а именно — инженерные армированные пластики с особыми свойствами и алюминий. Они легко формуются, окрашиваются, ремонтируются, то есть технологичны.

При упоминании слова «карбон», сразу же представляются эксклюзивные капоты, ведь это одна из самых заметных и распространенных автомобильных деталей. Но оклейка карбоном авто обычно ограничивается спойлерами, бамперами, обвесами и отделкой зеркал. Для внутреннего тюнинга карбон применяют для ручек переключателя коробки передач, декора панели или вставки на руле.

Почему отделка авто карбоном популярна

Углепластик, он же карбон:

• очень эстетичен, прочен и применяется чаще как укрепляющее дополнение к традиционным материалам,
• роскошный внешний вид при отделке авто добавляет ему эксклюзивности, поэтому пленки карбон пользуются стабильным спросом,
• отлично противостоит скручивающим нагрузкам и не подвержен коррозии,
• использование карбона снижает массу авто и повышает топливную эффективность, ведь он вполовину легкче стали и на 20% легче алюминия.

Основными составляющими этого композитного материала являются углеродные волокна и полимерные смолы. Перерабатывается он формованием и дорогостоящим, трудоемким является именно процесс получения углеродного волокна с особыми свойствами.

Почему не делают массовые автомобили из углепластика

Эксперты  выделают 5 основных параметров, ограничивающих широкое использование углеплластика, кроме его высокой цены:

1. Этот дорогой материал тяжело ремонтировать при повреждении. Его нельзя заварить, отрихтовать, наплавить. И поврежденную деталь из карбона приходится просто менять.
2. Карбон плохо противостоит точечным ударам, его поверхность легко царапается и желтеет под воздействием солнечных лучей.
3. В технологичности он проигрывает стали и инженерным пластикам. Опасность представляют микротрещины, снижающие прочность.
4. И еще не стоит забывать об экологической составляющей. Процессы утилизации автомобилей во всем мире уже отлажены, а вот композитные материалы практически не перерабатываются вторично. И повторно их использовать нельзя, что делает углепластик еще дороже.

Для того чтобы изделие из карбона служило долго, сохраняя свою эстетику, необходим точный расчет многих параметров и правильный выбор материалов — углеполотна и эпоксидной смолы.

Возможность применения его в серийном автомобилестроении очень спорна. Разве что для тюнинга, но не при изготовлении несущих элементов. Обтянутое карбоном авто смотрится роскошно. Но очень может быть, что этот суперсовременный материал так и не попадет в массовое производство, ведь альтернативные инженерные пластики с армированием не такие капризные и дорогостоящие.

Углепластик будут продолжать использовать для суперкаров и гоночных автомобилей, благодаря его уникальным качествам. Тем не менее, пройдет еще немало лет, пока мы увидим его использование на серийных автомобилях. В то же время, технологии не стоят на месте, и возможно, скоро углепластик будет выглядеть как архаизм, так и не попадя в массовое производство. Использование карбона в конструкции машины существенно увеличивает ее стоимость. Почему его стоимость так высока, мы уже разбирались тут.

А пока производители материалов для тюнинга авто предлагают доступные альтернативы:

• это специальная виниловая пленка «под карбон», которая плотно обтягивает любую деталь, термоусаживается под воздействием теплого воздуха,
• аквапечать с помощью пленки всех цветов и с любым рисунком под напором воды,
• аэрография, которая требует высоких художественных навыков мастера, зато рисунок получается эксклюзивным.

Как снизить стоимость карбона

Основной путь — снижение себестоимости получения углеволокна за счет максимальной автоматизации процессов и снижения их продолжительности. Поэтому идут поиски материала для получения углеволокна из углеродосодержащего сырья. Основная цель — сделать массовый продукт, доступный по цене.

Поиски альтернативных смол и полимеров для матрицы способны снизить стоимость карбона, но не на много. Основным преимуществом альтернатив должно стать повышение ремонтопригодности. Автомобильные гиганты выделяют огромные средства на разработки, поэтому ждать осталось недолго.

Углепластик — это карбон — где используется

Май 24, 2019 Карбон автором Maxim

Карбон получают из углеродного волокна и используют, как армирующий наполнитель для производства различных высокопрочных композитных материалов.

Самое удивительное, что карбон или углепластик, делают из жидкости. Точнее, из жидкого полимера – полиакрилонитрила.

Изготовление карбонового волокна

Цех по изготовлению углеволокна — карбона

Для этого, из полиакрилонитрила, сначала получают полиакрилонитрильное волокно, которое получают, путем продавливания исходного полимера – полиакрилонитрила, через специальную фильеру с сотнями тончайших отверстий, диаметром около 50 микрон.

В горячей воде под давлением через крохотные отверстия фильеры, непрерывным потоком, «выходят» тонкие белые ниточки. Они и являются исходным сырьем для дальнейшего изготовления карбона.

Получение карбоновых тканей

После прохождения через несколько ванн со специальными растворами, полученные полиакрилонитриловые волокна становятся в несколько раз тоньше, а их молекулы выстраиваются так, что волокна становятся еще прочнее.

Виды углеродного волокна (ткани) — карбона

В дальнейшем полиакрилонитрильное волокно проходит многоэтапный процесс обработки, который изменяет внутреннюю структуру вещества на молекулярном уровне.

Это высокотемпературная обработка, окисление и «карбонизация» (насыщение углеродом) в инертной среде, в результате чего получается конечный продукт – материал карбон или углеродное волокно.

Саржевое переплетение углеродного полотна

Наиболее важное свойство карбона или углеволокна – это уникальное соотношение легкости а и исключительной прочности. Для придания большей прочности, карбоновые волокна переплетают между собой особым образом.

Используется разные углы направления плетения. Затем из готовой ткани изготавливают специальные высокопрочные карбоновые ткани. Они способны выдерживать неслыханные механические нагрузки.

Использование декоративных свойств карбона в автотюнинге

Наружное автомобильное зеркало — карбон под лаком

Благодаря выдающимся технико-эксплуатационным характеристикам и декоративным свойствам, карбон стал широко использоваться в автотюнинге, для отделки кузовных элементов автомобилей.

И если раньше, натуральный карбон можно было увидеть только на дорогих спортивных или представительского класса автомобилях, то сейчас уже продаются машины, в которых покрытие карбоном входит в базовую комплектацию.

Виды цветных карбоновых тканей

При этом, при покупке можно выбрать нужный цвет карбона или заказать понравившийся вид карбона, например, матовый карбон или карбон под лаком.

Заламинированные карбоновым полотном детали автомобиля

Эти детали ламинированы натуральным карбоном в нашей студии дизайна. Также можно изменить цвет в процессе ламинации, применить другой вид плетения нитей, другую ткань. Можно импровизировать на любой вкус.

Также существует возможность изготовить новые детали, такие как бампер, крылья и др. полностью из углеволокна. Альтернативой карбону будет аквапринт под карбон — также неплохой вариант и по бюджету — более доступный.

Другие метариалы на нашем сайте

Позвоните сейчас!

+7 (913) 674-48-70

Возможно вам будет интересно:

Где применяется углепластик 🚩 детали из углепластика 🚩 Естественные науки

Карбон одновременно очень легкий и чрезвычайно прочный материал, из него можно изготавливать детали любого размера и конфигурации. Углепластик обладает прекрасными аэродинамическими показателями, он способен выдерживать любые критические температуры. Нити углерода очень устойчивы к растяжению, наравне со сталью. Однако при сжатии или точечных ударах они могут поломаться, поэтому их переплетают под определенным углом и добавляют резиновые нити.

В строительстве углеродопластики используют в системах внешнего армирования, например, при возведении или ремонте мостов, промышленных или складских зданий. Это позволяет проводить реконструкцию со значительно меньшими трудозатратами в сравнении с традиционными способами и в более сжатые сроки. При этом срок службы несущей конструкции увеличивается в несколько раз.

В авиации из углепластиков создают цельные композитные детали. Алюминиевые сплавы проигрывают в сравнении углепластиковым. Композитные детали имеют в 5 раз меньший вес и гораздо большую прочность и гибкость, а также устойчивость к давлению и некоррозийность. Даже их высокая стоимость не является критичной, так как масштабы применения карбонов в этой области не столь велики. Количество углеродных волокон здесь составляет около 10 процентов общего объема их производства.

В ракетостроении композиционные материалы используются очень широко. Высокие нагрузки космических полетов предъявляют соответствующие требования к материалам, используемым при производстве деталей. Углеродные материалы могут работать в условиях высоких и низких температур, при огромных вибрационных нагрузках, в вакууме и в условиях радиационного воздействия.

Атомная промышленность использует углепластики при создании энергетических реакторов, стойким к высоким температурам, радиации и большому давлению. Кроме этого, в этой отрасли особое внимание придается общей прочности внешних конструкций, и система внешнего армирования тоже имеет обширное применение.

В автомобилестроении из композитных материалов производят отдельные детали и узлы, а также автомобильные корпуса целиком. Сочетание прочности и легкости позволяет создавать безопасные и экологичные автомобили. Из углепластика делают обвесы, капоты, спойлеры. Карбоновые тормозные диски — непременный атрибут гоночных автомобилей.

В судостроении высокая прочность, коррозионная стойкость, высокая ударостойкость и низкая теплопроводность делают углепластики лучшим материалом для изготовления конструкций корпусов подводных лодок.

Одна из самых значимых областей применения углеродопластиков — ветроэнергетика. Легкость и непревзойденная прочность на изгиб этих материалов позволяют создавать удлиненные лопасти, обладающие большей энергопроизводительностью.

Эти же показатели углепластиков востребованы и в железнодорожной отрасли. Применение этих материалов позволяет облегчить конструкцию вагонов, снизив этим общий вес составов, что позволяет увеличивать их длину и улучшать скоростные характеристики. Кроме того, углепластики могут использоваться при строительстве железнодорожного полотна.

Композиционные материалы интенсивно входят и в быт каждого человека. Из углепластиков создаются многие товары народного потребления — детали бытовых приборов, спортивная экипировка и инвентарь, мебель, детали интерьера, музыкальные инструменты и многое другое.

характеристики, состав 🚩 как обклеить ноутбук карбоном 🚩 Авто 🚩 Другое

Карбон (или углеродное волокно) представляет собой множество тончайших нитей (диаметр 0,09 мм) углерода, прочность которых сравнима с легированной сталью при гораздо меньшей массе (примерно, как у алюминия). Из этих нитей сплетают волокно; в результате получается очень прочная ткань. Волокна могут располагаться хаотично, а могут быть и в виде плетения.

Исходным материалом для получения углеродного волокна служит полиакрилонитрил – вещество белого цвета, по свойствам напоминающее шерсть. Его несколько раз нагревают в среде инертных газов. На первом этапе при температуре в +260оС изменяют структуру вещества (на молекулярном уровне), затем уже при +700оС углеродные атомы «заставляют сбросить» водород. Постепенно, за несколько раз нагревов доводят до +3000оС, — данный процесс называют графитизацией. В результате углерода становится больше, а связь между его атомами прочнее. Упрощенно говоря, карбоном можно считать углеродное волокно, нагретое до обугливания.

Одно из главных положительных качеств карбона – высокая прочность, достигающая 1500 кг/куб. м. При этом прочность на растяжение достигает 1800 мПа. Температурный предел этого материала составляет +2000оС. Нити углеродного волокна хорошо работают только на растяжение, поэтому изготовление жесткой конструкции весьма проблематично. Карбон достаточно хрупок, при ударе крошится, поэтому отремонтировать деталь практически невозможно. При постоянном воздействии ультрафиолета углеволокно теряет первоначальный цвет. Однако положительные свойства перекрывают минусы; подтверждением этого служит изготовление из него тормозных дисков, колодок для спортивных машин, не говоря уже о космической технике.

Одной из характеристик карбона является удельная масса (или плотность ткани), выражаемая в г/кв. м. Этот параметр зависит от толщины волокна, в котором может быть несколько тысяч нитей. Например, если в маркировке присутствует обозначение 2К, то в волокне находится 2000 нитей. Самый прочный карбон обозначают аббревиатурой UHM. Помимо плотности, важной характеристикой является способ плетения нитей (в наиболее дешевом материале оно отсутствует).

При тюнинговании автотранспорта чаще всего используют такие типы плетения, как Twill, Satin, Plain. Наиболее распространенное число нитей в волокне – от 1 до 24К. Последний тип ткани широко используется при изготовлении военной техники, испытывающей огромные нагрузки.

Углепластик: особенности и сфера применения

Углепластик представляет собой композитный материал, который выполнен на основе углеродного волокна. В зависимости от вида армирующего наполнителя, его формы и размеров, углепластики разделяют на углеволокниты, углетекстолиты и углепресволокниты.

Материал на основе непрерывных нитей и жгутов составляет группу углеволокнитов. В углетекстолитах в качестве армирующего наполнителя применяют тканые ленты разных текстурных форм. Углепресволокниты производят на основе дискретных волокон.

Особенности углепластика

Этот материал получил обширное распространение благодаря наличию целого ряда уникальных качеств.

К преимуществам углепластика относят:

• Высокий уровень прочности и жесткости.
• Низкую плотность.
• Химическую инертность.
• Хорошую тепло- и электропроводность.
• Высокий уровень усталостной прочности, радиационной стойкости и низкую ползучесть.
• Низкий коэффициент термического расширения.

Кроме того, уклепластик отличается хорошей технологичностью, благодаря которой можно перерабатывать этот материал в изделия при использовании обычного технологического оборудования.

При этом процесс производства из углепластика будет отличаться минимальными трудовыми и энергетическими затратами. А, так как углепластик легкий и прочный, на его основе можно производить детали с любым размером и любой конфигурацией. Поскольку материал имеет высокие аэродинамические характеристики, он может выдерживать критические температуры. А нити углерода настолько устойчивы к растяжению, что их можно сравнить со сталью по этому показателю.

Сфера применения

Углепластик имеет обширную сферу применения, поэтому материалы на его основе можно встретить в разных отраслях промышленности:

• В строительстве.

Углеродные ткани применяют для создания армирующего материала. Применение углеродной ткани и эпоксидного связующего позволяет осуществлять реконструкцию мостов, промышленных и жилых зданий в минимальные сроки и с маленькими трудозатратами.

• В авиации.

Углепластик применяют для создания композитных деталей, а так как он легкий и прочный, можно легко заменить ним алюминиевые сплавы.

Готовые детали будут в пять раз легче алюминиевых, но у них будет более высокая прочность, гибкость и устойчивость к давлению.

• В автомобилестроении.

Применяется для производства не только отдельных, но и автомобильных корпусов. Высокая прочность и минимальный вес дают возможность создавать безопасные и очень экономичные машины.

Дата публикации: 23.01.2015

Похожие записи:

Углеводородное волокно — что это, характеристики, свойства, производство

Углепластик (карбон) имеет невероятно широкую сферу применения. Углеродные материалы и изделия из них можно встретить в самых разнообразных отраслях промышленности.

В строительстве, например, углеродные ткани применяются в Системе внешнего армирования. Использование углеродной ткани и эпоксидного связующего при ремонте несущих конструкций (мостов, промышленных, складских, жилых зданий) позволяет проводить реконструкцию в сжатые сроки и со значительно меньшими трудозатратами по сравнению с традиционными способами. При этом, хотя срок ремонта снижается в разы, срок службы конструкции увеличивается также в несколько раз. Несущая способность конструкции не просто восстанавливается, но и увеличивается в несколько раз.

В авиации углеродные материалы используются для создания цельных композитных деталей. Сочетание легкости и прочности получаемых изделий позволяет заменить алюминиевые сплавы углепластиковыми. Композитные детали, при их весе в 5 раз меньшем, чем аналогичных алюминиевых, обладают большей прочностью, гибкостью, устойчивостью к давлению и некоррозийностью.

В атомной промышленности углепластики используются при создании энергетических реакторов, где основным требованием к используемым материалам является их стойкость к высоким температурам, высокому давлению и радиационная стойкость. Кроме этого, в атомной отрасли особое внимание отдается общей прочности внешних конструкций, поэтому Система внешнего армирования также имеет обширное применение.

В автомобилестроении карбон (или углепластик) используется для производства как отдельных деталей и узлов, так и для автомобильных корпусов целиком. Высокое отношение прочности к весу позволяет создавать безопасные, и в то же время экономичные автомобили: снижение веса автомобиля за счет углепластиков на 30 % позволяет снизить выброс CO2 в атмосферу на 16% (!), благодаря снижению расхода топлива в несколько раз.

В гражданской аэрокосмической отрасти композиционные материалы занимают очень прочные позиции. Высокие нагрузки космических полетов ставят соответствующие требования и материалам, которые используются при производстве деталей и узлов. Углеродные волокна и материалы из них, а также из карбидов работают в условиях высоких температур и давления, при высоких вибрационных нагрузках, низких температурах космического пространства, в вакууме, в условиях радиационного воздействия, а также воздействия микрочастиц и т.п.

В судостроении высокая удельная прочность, коррозионная стойкость, низкая теплопроводность, немагнитность и высокая ударостойкость делают углепластики лучшим материалом для проектирования и создания новых материалов и конструкций из них. Возможность сочетать в одном материале высокую прочность и химическую инертность, а также вибро-, звуко- и радиопоглощение обуславливает выбор именно этого материала для изготовления конструкций различных видов гражданских судов.

Одной из наиболее значимых областей применения углеродных материалов в мировой практике является ветроэнергетика. В нашей стране эта отрасль находится, по сути, в стадии зарождения, в то время как во всем мире ветряки появляются и в незаселенных районах, и в прибрежных зонах, и на морских платформах. Легкость и непревзойденные показатели прочности на изгиб углепластиков позволяют создавать более длинные лопасти, которые, в свою очередь, обладают большей энергопроизводительностью.

В железнодорожной отрасли углепластики имеют широкое применение. Легкость и прочность материала позволяет облегчить конструкцию железнодорожных вагонов, снизив тем самым общий вес составов, что позволяет в дальнейшем как увеличивать их длину, так и улучшать скоростные характеристики. В то же время углепластики могут использоваться и при строительстве железнодорожного полотна и прокладке железнодорожных проводов: высокие показатели прочности на изгиб позволяют увеличивать длину проводов, сокращая необходимое количество опор и в то же время снижая риск их провисания.

Композиционные материалы интенсивно входят в привычный мир каждого человека. Из них создаются многие товары народного потребления: предметы интерьера, детали бытовых приборов, спортивная экипировка и инвентарь, детали ЭВМ и многое другое.

Лучшая цена на ленту из углеродного волокна — Выгодные предложения на ленту из углеродного волокна от мировых продавцов ленты из углеродного волокна

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте, чтобы купить ленту из углеродного волокна. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как эта лучшая лента из углеродного волокна в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели ленту из углеродного волокна на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в ленте из углеродного волокна и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести ленту из углеродного волокна по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Углеродное волокно — это сверхпрочный материал, который к тому же чрезвычайно легкий.Инженеры и дизайнеры любят его, потому что он в пять раз прочнее стали, в два раза жестче, но при этом весит примерно на две трети меньше. Углеродное волокно — это в основном очень тонкие углеродные волокна — даже тоньше человеческого волоса. Пряди можно скручивать вместе, как пряжу. Пряжи можно соткать вместе, как ткань. Чтобы углеродное волокно приобрело постоянную форму, его можно наложить на форму, а затем покрыть жесткой смолой или пластиком (как если бы вы сделали что-то из папье-маше, поместив газетные полосы на форму, а затем добавив паста, чтобы заставить его держать форму).Наиболее распространенный тип используемой смолы — это эпоксидная смола.

Для чего используется углеродное волокно?

Углеродное волокно находит широкое применение от аэрокосмической до автомобилей и спортивных товаров. Углеродное волокно часто используется вместо стали, когда речь идет о весе и прочности. Углеродное волокно может быть сформировано с различной плотностью в неограниченных формах и размерах, что позволяет изготавливать из него любое количество композитных деталей и деталей.

Какие примеры использования углеродного волокна?

Углеродное волокно обычно используется в автомобильных деталях, деталях велосипедов, удилищах, лыжных палках, клюшках для гольфа, подошвах для обуви, бейсбольных битах, защитных футлярах и музыкальных инструментах. Углеродное волокно используется в аэрокосмической промышленности. Военные истребители, вертолеты; и коммерческие самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner и Airbus A380: построены на 50% из углеродного волокна.

Как выглядит углеродное волокно?

Помимо превосходных эксплуатационных характеристик, углерод также используется в косметических целях. При использовании с прозрачной смолой он имеет чрезвычайно привлекательный, почти трехмерный голографический вид.Когда другие волокна армирования часто скрываются краской или гелевым покрытием, углеродное волокно намеренно делается видимым из-за его высокотехнологичного вида.

Какие полезные свойства углеродного волокна?

• Высокая прочность по отношению к массе
• Хорошая жесткость
• Коррозионностойкий
• Электропроводящий
• Устойчивость к усталости
• Хорошая прочность на разрыв, но хрупкость
• Огнестойкость / не горючий
• Высокая теплопроводность в некоторых формах

• Низкий коэффициент теплового расширения
• Не ядовито
• Биологически инертный
• Рентгеновский проницаемый
• Самосмазывающийся
• Отличное экранирование от электромагнитных помех (EMI)
• Сравнительно дорого
• Требуется специальный опыт и оборудование.

Какой тип углеродного волокна вы должны использовать для вашего следующего проекта?

Существует множество факторов, определяющих, какой тип углеродного волокна использовать, потому что не все углеродные волокна созданы одинаково. Существует низкий модуль, стандартный модуль, промежуточный модуль и высокий модуль. Кроме того, есть несколько различий в размерах пакли и множество различных рисунков ткани на выбор.

Какова прочность углеродного волокна на разрыв?

Прочность на растяжение — это то, насколько сложно сломать углеродное волокно, растягивая его из конца в конец.Чем выше предел прочности на разрыв, тем сложнее его сломать.

Что такое модуль мерой?

Модуль — это степень жесткости углеродного волокна: чем выше модуль, тем жестче углеродное волокно. Поскольку более высокий модуль упругости более жесткий, это также делает его более хрупким и слабым. Волокна с низким модулем упругости растягиваются больше, чем волокна с высоким модулем, перед разрывом.

Что такое нить из углеродного волокна?

Нить из углеродного волокна — это самая маленькая часть ткани из углеродного волокна.Затем пряди связываются вместе, чтобы создать так называемую «паклю». Жгут представляет собой пучок отдельных волоконных нитей или прядей, образующих прядь большего размера. Затем жгут сплетается в ткань или ткань. Самые распространенные размеры — 3k, 6k и 12k. Буква «k» означает тысячи, то есть 3000 отдельных нитей в жгуте 3k, 6000 нитей в 6k и так далее. Если жгут имеет больше волокон или выше «K», ткань будет более плотно набита, что затруднит ее формирование вокруг углов или сложных кривых.

Вес ткани из углеродного волокна?

Вес ткани обычно указывается в унциях на ярд. Более плотные ткани с использованием того же типа жгутов будут весить больше, чем ткани с меньшим количеством жгутов на том же пространстве. Часто использование более тяжелой ткани вместо более легкой может сэкономить на стоимости материала, поскольку обычно дешевле купить более тяжелую ткань, чем покупать более легкую ткань и удваивать ее.

Ткани из углеродного волокна?

Есть несколько типов переплетений; Саржа, атлас, однотонный, однонаправленный (Uni), трехосный и т. Д.Что вам нужно знать о переплетении, так это то, что чем больше перекрытие и перекрытие внутри переплетения, тем слабее оно будет. Например, полотняное переплетение будет более подвержено разрыву, чем атласное переплетение с 4 ремнями, использующее тот же тип пакли. Зачем? Поскольку ткань начинает натягиваться, волокна пытаются распрямиться, но не могут, потому что под ними находится еще один пучок жгута, не позволяющий им выровняться. Следовательно, к выпрямляющему жгуту прилагается сила сдвига, и он щелкает.Другими словами, когда буксир выпрямляется, он нажимает на буксир, который проходит под или над ним в противоположном / поперечном направлении. Чем меньше нахлестов или «неровностей» переплетения на определенной области, тем сильнее оно будет. Например, атласное переплетение с 4 ремнями имеет меньше нахлестов, чем саржевое переплетение 2×2, которое имеет меньшее перекрытие, чем полотняное переплетение. Самые прочные ткани — это нетканые типы, такие как однонаправленная ткань, потому что она не испытывает напряжения сдвига, вызванного перекрытием пучков волокон сверху и снизу.Она лучше по сжатию и натяжению, чем любая другая ткань, но обычно она не такая красивая.

Представьте, что у вас есть рулон ткани шириной 35 дюймов и длиной 100 ярдов. Продавец часто сообщает вам ориентацию волокон ткани. Это важно знать, если вам понадобится отрезать кусок ткани определенной длины. Например, если вам нужен кусок ткани длиной более 35 дюймов, вы покупаете рулон с волокнами, идущими по оси 0, 45 или 90 градусов?

0 градусов означает, что жгут проходит по длине рулона, поэтому в приведенном выше примере волокно будет проходить по длине рулона или 100 ярдов.Таким образом, если вам нужен кусок ткани длиной более 35 дюймов, вам понадобится этот рулон ткани.

90 градусов означает, что жгут проходит поперек рулона, поэтому в приведенном выше примере волокно будет проходить на ширину рулона или 35 градусов. » длинный.

45 градусов означает, что буксир движется под углом 45 градусов к оси 0 и 90 градусов. Этот тип ткани обычно бывает двунаправленной, трехосной и четырехосной.

Что такое однонаправленная ткань из углеродного волокна?

Однонаправленная или однонаправленная ткань имеет все пучки жгута, идущие в одном направлении с каким-то типом связующего, удерживающего их вместе, чтобы она не изнашивалась и не разваливалась.Связующее может быть сделано из нескольких различных материалов, включая небольшие нити углеродного волокна, стекловолокна, кевлара, эпоксидной смолы и т. Д. Ткань Uni хороша для проектов, где прочность в одном направлении требуется больше, чем в другом. Например, на лонгборде вам нужно больше силы при беге по доске по длине, чем при беге по доске. Поэтому, если вы использовали двунаправленную ткань для всей доски, вы добавили бы к доске ненужный вес, потому что вам не нужен весь лишний материал, бегущий по доске.Таким образом, использование большего количества однотонной ткани и меньшего количества двунаправленной ткани добавляет большей прочности по всей длине доски, не добавляя лишнего веса, вызванного чрезмерным поперечным волокном, которое возникает при использовании двунаправленной ткани.

Что такое двунаправленная ткань из углеродного волокна?

Двунаправленная ткань является наиболее распространенной и обычно наименее дорогой. Он отлично подходит для проектов, где вам нужна сила в нескольких направлениях. Например, двунаправленная ткань хорошо работает на капотах автомобилей, приборных панелях, корпусах компьютеров и т. Д.На велосипедах вы часто видите двунаправленную ткань на внешней стороне рамы, которая обычно носит косметический характер, поскольку другие слои обычно представляют собой однонаправленную ткань.

Что такое трехосная ткань из углеродного волокна?

Обычно трехосное полотно встречается на лыжах и сноубордах. Обычно его волокна проходят в ориентации волокон 0, +45 и -45. Ориентация ткани на +45 и -45 градусов помогает усилить и сделать жесткость лыж и сноубордов на скручивание, другими словами, это помогает предотвратить скручивание лыж или сноуборда.

Что такое четырехосная ткань из углеродного волокна?

Эта ткань встречается реже, но используется, когда вам нужна сила, бегущая во всех направлениях равномерно по детали. Ориентация волокна обычно составляет 0, +45, -45 и 90 градусов.

Можно ли просто уложить ткань из углеродного волокна в нескольких направлениях?

Да, вы можете добиться любой из этих ориентаций волокон, правильно разрезав ткань и уложив ее соответствующим образом.Например, вы можете взять однонаправленную ткань и, наложив на нее один слой под углом 0 градусов, другой под углом 90 градусов, третий под углом +45 градусов и третий под углом -45 градусов, вы только что создали четырехосную ткань. Однако покупка четырехосной ткани обычно дешевле, чем наложение нескольких слоев однотонной ткани.

Производство углеродного волокна в велосипедах

Версия этой статьи была первоначально опубликована в журнале Triathlete Magazine

В первой части этой серии представлен обзор наиболее распространенных производственных процессов, используемых при производстве велосипедов и компонентов из углеродного волокна.Во второй части мы обсудим сырье (ингредиенты), из которого делают препрег из углеродного волокна, который наиболее часто используется при производстве изделий из углеродного волокна, и его связь с некоторыми из общих терминов, используемых в велосипедном маркетинге.

Наиболее распространенной формой исходного композитного материала, используемого при производстве углеродного волокна в велосипедной промышленности, является «препрег» — нити из углеродного волокна (или других материалов, таких как стекло или бор), пропитанные смолой для создания однонаправленной ленты или тканого материала.В то время как тканые ткани из препрега образуют косметические узоры, которые большинство людей ассоциируют с углеродным волокном, обычно это нетканая однонаправленная лента (часто скрытая под тканым слоем), которая формирует основную несущую структуру конструкции.

Костная система препрега — это сырое волокно. Как и пряжа, необработанное / сухое углеродное волокно поступает на катушки из переплетенных углеродных нитей, называемых «паклей». Жгуты жгутов бывают разных размеров, которые подразделяются на количество волокон (от 1000 до 50 000) в жгуте.Результатом стали обычные монишеры «3K» (3000 прядей) и «12K» (12000 прядей), которые прикрепляются ко многим изделиям из углеродного волокна. Чем выше «К», тем больше физический размер жгута и (в случае тканого препрега) больше косметический клетчатый узор плетения. Однако, за исключением всех препрегов, кроме самых тонких, размер жгута («K») практически не влияет на качество используемого угля. Тип волокна имеет значение, поскольку он напрямую влияет на важные механические свойства, такие как прочность на разрыв (прочность на разрыв), модуль (насколько материал прогибается под нагрузкой) и скорость деформации (удлинение волокна до разрушения).Таким образом, ссылки на «K» больше связаны с эстетикой рамы или компонента, в то время как модуль упругости (стандартный, средний или высокий) волокна более напрямую связан с его жесткостью.

Смола — другая часть препрега. Подобно соединительной ткани, смола скрепляет скелетную систему волокон и должна быть правильно спроектирована, чтобы позволить ей правильно функционировать в процессе производства. Смолы — это термочувствительные смеси, полученные путем комбинирования определенных соотношений жидкостей и твердых веществ в нагретом смесителе.С того момента, как смесь смол станет катализатором, ее необходимо хранить в холодной (ниже точки замерзания), иначе она преждевременно застынет. Хотя смола редко упоминается в потребительском маркетинге (смола «301» звучит не так броско, как «12K»), очень важно, чтобы используемая смола соответствовала требованиям конечного продукта, для которого будет использоваться препрег.

После смешивания смола точно переносится на рулон разделительной бумаги (например, Fruit Roll-Ups) с помощью машины, называемой разливочной машиной. Полученные рулоны полимерной бумаги устанавливают на машину для препрега, где большой ткацкий станок собирает и подает до нескольких сотен жгутов волокон на полимерную бумагу в заданном порядке.Когда полимерная бумага загружается жгутом, она нагревается и уплотняется роликами, которые помогают теплой смоле проникать в волокна. Затем полученные листы препрега охлаждают, прокатывают и готовят к использованию в производстве. На протяжении всего процесса строгое соблюдение процедур контроля качества и надлежащая документация гарантирует, что конечный результат соответствует спецификации.

Листы из углеродного волокна препрега

производятся в большом количестве комбинаций, и каждый лист препрега классифицируется по коду, который включает в себя все: от названия производителя до типа используемого волокна (модуля), содержания волокна и смолы в препрег.Содержание волокна выражается в «поверхностном весе волокна» (Faw) и представляет собой просто количество (в граммах) волокна на один квадратный метр препрега. Если велосипедная компания продает свой продукт как «110», «120», «150», это, вероятно, означает, что препрег, используемый в его конструкции, имеет этот Faw. Чем ниже Faw, тем тоньше и легче препрег и тем выше модуль углеродного волокна, необходимый для сохранения жесткости. «Rc» — это содержание смолы в одном квадратном метре препрега, выраженное в процентах.Когда компания ссылается на соотношение волокна к смоле 70/30 или 65/35, они говорят о процентном соотношении волокна к его Rc.

Помимо размера связки («3K», «12K»…), Faw («110», «120»…) и Rc (70/30), некоторые производители ссылаются на сорт углерода, который они используют, по допустимой нагрузке на растяжение. . Например, «800 фунтов на квадратный дюйм» (обратите внимание на маленький «k») означает, что волокно может выдерживать давление 800 000 фунтов на квадратный дюйм, прежде чем оно разорвется. Другие компании используют свою собственную систему «рейтинга», которая указывает, насколько жестким и / или легким является углеродное волокно, по относительной шкале (10.5, 8.5…). Хотя некоторые из этих чисел более информативны, чем другие, каждое отдельное число отражает лишь небольшую часть реальной истории, поскольку качество однонаправленного препрега представляет собой комбинацию типа волокна (модуля), Faw и Rc. Многие каркасы сегодня также трудно поддаются количественной оценке, поскольку в них используются многомодульные схемы укладки, которые сочетают в себе множество типов препрегов, чтобы максимально соответствовать конечным целям продукта и конструкции.

Прочность рамы определяется ее самым слабым звеном, и металл, используемый в конструкции, также является важным элементом.Металл приклеен к большому количеству рам из углеродного волокна в местах соприкосновения подшипников, резьбы и колес (каретка, гарнитура, дропауты). Алюминий — наиболее часто используемый металл при изготовлении карбонового каркаса, поскольку он легкий и недорогой. Однако алюминий может подвергаться гальванической коррозии и требует, чтобы строитель обернул его таким материалом, как стекловолокно, чтобы минимизировать вероятность коррозии. В некоторых карбоновых рамах самого лучшего качества используется титан, потому что он очень прочный, устойчивый к коррозии, легкий и один из самых чистых металлов для сцепления.

Итак, если большая часть маркетинговой номенклатуры не относится напрямую к общему качеству углерода, как вы можете определить, какое место в спектре опций занимает велосипед? Как упоминалось в первой части, цена часто является одним из наиболее точных индикаторов. Что касается материалов, никто в велосипедной индустрии не может покупать материалы по настолько значительно более низкой цене, чем все остальные, что они могут подорвать рынок, предлагая продукт более высокого качества по гораздо более низкой цене.Чем выше качество используемого карбона и металла, тем выше цена велосипеда, но при этом тем больше требуется ручной работы, и тем более гибкой и надежной будет поездка. Короче говоря, с углеродным волокном вы почти всегда получаете то, за что платите.

В части 3 мы рассмотрим четыре различных типа компаний, предлагающих продукцию из углеродного волокна для велосипедной индустрии, и их отношение к методам производства и уровням качества, обсуждаемым в частях 1 и 2.

Наслаждайтесь поездкой и тренируйтесь усердно и умно!

Ян

Благодарю Майка Лопеса, директора по разработке и производству композитов компании Serotta Cycles, за его вклад в эту статью.

Первоначально опубликовано в журнале Triathlete Magazine Октябрь 2008 г. / Copyright © 2008

Разница между углеродным волокном и стекловолокном

Сравнение двух материалов

Какой материал лучше?

Источник: https://infogr.am/carbon-fiber-vs-fiberglass

Углеродное волокно состоит из атомов углерода, связанных вместе в длинную цепочку. Это в основном очень тонкие углеродные нити; даже тоньше человеческого волоса.Пряди можно скручивать вместе, как пряжу. Пряжи можно соткать вместе, как ткань. Эти ткани и пряжу можно формовать и склеивать в любую желаемую форму. Эта связь формируется за счет использования тепла и давления, соединения волокна с пластиком или полимером. Углеродное волокно в пять раз прочнее стали, в два раза жестче, но весит примерно на две трети меньше. Углеродное волокно медленно проникало во многие отрасли, заменяя металл в некоторых областях.

Приложения

Бейсбольные биты, клюшки для гольфа, панели корпуса самолета, бетонные конструкции, автомобильные панели, любая ситуация, когда металл можно заменить углеродным волокном.

Стекловолокно состоит из расплавленного стекла, экструдированного через втулки; это производит струнный материал. Эта нить затем вплетается в пряжу, а пряжа — в ткань. Подобно углеродному волокну, эту ткань можно формовать и склеивать в любую желаемую форму, но стекловолокну требуется гораздо меньше тепла и давления, чтобы выполнить это соединение. Стекловолокно похоже на углеродное волокно по прочности и весу, но немного более гибкое, чем углеродное волокно.

Приложения

s Автомобильные панели, панели корпуса самолетов, лодки, трубопроводы, резервуары для хранения, жилищное строительство, каски, изоляция

Углеродное волокно и стекловолокно во многом схожи, но также имеют свои существенные различия.Оба материала могут быть заменены в определенных отраслях промышленности в зависимости от обстоятельств.

Прочность и модуль

Углеродное волокно немного прочнее стекловолокна и может заменять металлы в определенных областях применения. С другой стороны, стекловолокно может не иметь более высокой прочности на разрыв, но имеет значительно более низкий модуль упругости. Это позволяет ему гнуться и выдерживать большую нагрузку, не ломаясь. Хотя у каждого материала есть общие измерения прочности и модуля, они могут варьироваться в зависимости от соотношения и материала, из которого сделан каждый композитный материал.

Цена и рынок

Углеродное волокно начало свое первые годы существования в аэрокосмической промышленности. Как заявили инженеры, играя с его многочисленными приложениями, он прошел путь от индустрии спортивных товаров до гражданского строительства, наконец, в автомобильной и коммерческой отраслях. Использование углеродных волокон может быть бесконечным, и они постоянно расширяются и развиваются. Спрос на углеродное волокно вырос и будет продолжать расти в течение следующих нескольких лет.

Рынок стекловолокна также растет, даже с появлением углеродного волокна.Стекловолокно не только исследует те же отрасли, что и углеродное волокно; он идет дальше на разные рынки и приложения. Цена на стекловолокно также значительно ниже, чем на углеродное волокно. Цена на углеродное волокно не позволяет ему вытеснить промышленность композитных материалов.

Оба материала имеют свои плюсы и минусы, но в целом стекловолокно превосходит его. Основываясь на одном определении прочности, стекловолокно будет считаться более прочным материалом из-за его природы изгибаться, чтобы избежать разрушения.Кроме того, цена на стекловолокно в некоторых аспектах превосходит его по сравнению с углеродным волокном. На большей части коммерческого потребительского рынка предпочтение отдается углеродному волокну; это привело к резкому повышению цен на продукцию, в которой используется углеродное волокно. Стекловолокно превосходно зарекомендовало себя в промышленной отрасли, где прибыль зависит от минимальных затрат. Стекловолокно также не так эстетично для глаза, как углеродное волокно; Возможно, поэтому каждый материал по очереди использовался в каждой из отраслей.