Энциклопедия Технологий и Методик - Что такое "карбон" и как его использовать в тюнинге

Что такое "карбон" и как его использовать в тюнинге

Откуда взялось слово Карбон? Происходит оно из далекого прошлого нашей планеты сроком примерно в 360—286 млн. лет назад, за который в недра Земли были заложены огромные запасы каменного угля. Этот период был назван каменноугольным, или сокращенно – карбон.

Возможно, разработчики углепластика отдали дань тому отрывку истории, которому человечество обязано своим подъемом, возможно, были и другие мотивации.

Впервые об углеродных волокнах услышали в 1880 году в идее Эдисона использовать их в качестве нити накаливания ламп. Эта идея вскоре была забыта с приходом вольфрамовой проволоки. И только в середине прошлого века интерес к углепластикам проявился вновь. Искались новые материалы, способные выдержать многотысячную температуру ракетных двигателей. Множество стран, включая Россию, трудилось в создании карбона и нельзя сказать, что этот путь был легким. Впервые карбон был использован в программе NASA, при постройке космических кораблей. Карбон не обошел стороной и военных. К примеру, довольно широко известно применение шлемов из углепластика. В 1967 году карбон появился в свободной продаже в Англии, но в ограниченном количестве и под контролем государства. Когда же в 1981 г. Джон Барнард впервые использовал карбоновое волокно при создании монокока F1 на McLaren MP4, углепластик с триумфом ворвался в автоспорт, и до сих пор карбон остается одним из лучших материалов. Теперь углепластик входит и в наш повседневный быт…

Технология изготовления и особенности карбона.

Карбоновое волокно подразумевает композит – это сплошной неоднородный материал, состоящий из двух армирующих элементов и одного связующего, что благоприятно сказывается на характеристиках карбонового волокна: высокая прочность, износостойкость, жесткость и т.д. Армирующими элементами могут быть: переплетенные нити углепластика и резины (такой карбон выглядит в серых тонах, хотя, вполне может быть любых расцветок), углепластика и кевлара (в карбоне испещрен желтыми нитями), углепластика и еще какого-либо материала. Нити переплетают между собой под определенным углом, образуя слои, причем, в каждом слое карбона углы переплетения разные. Это делается для компенсации ярко выраженных разнонаправленных свойств углепластиков. В листе карбона на 1 мм толщины приходится 3-4 таких слоя. Вся эта конструкция скрепляется эпоксидными смолами.

Сами углеродные волокна для карбона можно изготовить разными способами. Вот самые востребованные из них: выращивание кристаллов в световой дуге, химическая осадка углерода, построение органических волокон в специальной печи (ее также называют автоклавом). Последний способ получения волокон для карбона получил наибольшее распространение: за материал берутся волокна полиакрилонитрила, которые окисляют на воздухе в течение 24 часов, при температуре 250 градусов. Потом волокна переносят в инертный газ, где производится последующий процесс карбонизации - высокотемпературный длительный нагрев в пределах от 800 до 1500 градусов. Нагрев приводит наше промежуточное изделие к пиролизу (убывают летучие соединения, а в самих волокнах образуются новые связи), за время, которого материал обугливается. Далее следует графитизация (насыщение углеродом) при температурах 1600-3000 градусов, так же в инертной среде. На этом процесс изготовления волокон для карбона заканчивается. Далее следует переплетение готовых нитей с другим армирующим элементом в слои.

- Мокрый способ - самый распространенный. Волокна укладываются в форму, пропитываются эпоксидной смолой, излишки смолы удаляются в вакууме или под давлением, а оставшаяся смола полимеризуется, само карбоновое изделие формируется под давлением.
- Сухой способ - немного более сложный процесс. Берутся углепластиковые заготовки, изготовленные под давлением, которые формируют в процессе создания.

Карбон, изготовленный сухим способом, намного прочнее и легче мокрого. Как их отличить? Очень просто: при проведении рукой по сухому чувствуется его ребристая структура (если его, конечно, не покрыли лаком), а мокрый карбон совсем гладкий на ощупь.

Карбон разделяется на сорта, зависящие от времени прогрева волокон в автоклаве.

Давайте теперь посмотрим на свойства карбона с положительной стороны:

углеродные волокна карбона на растяжение также хороши, как сталь, но вот на сжатие ведут себя не лучшим образом, решением данной проблемы стало их сплетение в углепластиковое волокно.
при этом карбон легче, чем сталь на 40%, легче алюминия на 20% и, конечно же, легче чем пластик.
карбон, собранный из углерода и кевлара, хоть и немного тяжелее, чем резина с углеродом, имеет намного большую прочность, а при ударах трескается, крошится, но не разбивается на части.
карбон выдерживает температуру 1600 градусов.
карбон – хороший энергопоглотитель (его можно увидеть вместо крыши двигателя).
неокрашенный карбон потрясающе стильно и красиво выглядит.

первый по значимости минус - это конечно цена. По стоимости детали из карбона значительно превосходят аналогичные детали из стекловолокна. Высокая стоимость карбона обусловлена, прежде всего, более сложной технологией производства и большей стоимостью производных материалов. Например, для проклейки слоев используются более дорогие и качественные смолы, чем при работе со стеклотканью, а технология производства деталей подразумевает наличие более дорогостоящего оборудования и т.д.
высокая сложность ремонта карбона или невозможность восстановления в случае повреждения. В отличие от металлических деталей или деталей из стеклоткани восстановить первоначальный вид карбоновых просто невозможно. Поэтому, после даже незначительного повреждения всю деталь придется менять целиком.
карбон обладает значительной электропроводностью.
со временем карбон становится темно-желтоватого оттенка на солнце, поэтому углепластик следует беречь от ярких лучей нашей звезды, обычно для этого карбон покрывают специальным лаком, а иногда и вовсе красят.
карбон, составленный из углепластика и резины, может выдержать мощнейшие ударные нагрузки, но если во время столкновения он не выдержит, то расколется на множество острых кусков.
еще больным местом такого карбона можно назвать боязнь точечных ударов. Например, капот из карбона после некоторого времени эксплуатации может превратиться в решето после частого попадания мелких камней.
в отличие от металла, карбон легче и, потому, может легко оторваться на прогулке с ветерком, потому карбоновым деталям требуется основательное крепление.
длительное время изготовления карбоновых деталей на заказ.
в местах контакта карбона с металлом в соленой среде металл быстро коррозирует (например, зимой, когда дороги посыпаются разной химией с солью), проблема устраняется стеклопластиковыми вставками между карбном и металлом, которые встраиваются в углепластик.

Несмотря на недостатки карбона, его плюсы с лихвой перекрывают любые недостатки.

Карбон обожают за его привлекательный вид, хорошие характеристики и не только в тюнинге. Сейчас можно без особого труда найти: бумажники, кроссовки, разную одежду с карбоновыми вставками или целиком сделанные из карбона шлемы, ручки. И необязательно тот карбон настоящий, скорее всего это его имитация. Дело дошло до того, что появилась пленка под карбон, конечно же, такой фокус раскусывается в два счета, но все же при этом он выполняет свою «карбоновую» задачу – притягивать восторженные взгляды.

Из карбона выполняют: капоты, обвесы, спойлеры, крышу, днище, сиденья, приборные панели и все это радует глаз. Делаем из карбона корпус - повышаем аэродинамику, снижаем вес; салон – снижаем вес, повышаем безопасность и т.д. Можно иногда встретить закарбоненные авто по максимуму, правда, в виде презентаций на выставках.

В тюнинге карбон выполняет не только роль материала, повышающего внешние данные. Карбон дает неплохое преимущество перед соперником на светофорных гонках. К примеру, возьмем на рассмотрение карбоновое сцепление.

В сцеплении из углепластика выполняют: фрикционные накладки, диск сцепления и что-либо по мелочи. Применение карбона дает снижение массы узла, значит, его легче раскрутить, что хорошо скажется не только на динамических характеристиках авто, но и на безопасности, если диск легче, то в случае разноса (а такое не так уж и редко бывает) карбону не хватит массы, чтобы пробить защитную корзину сцепы. Да и усилий потребуется меньше для переключения передач. Коэффициент трения карбоновой сцепы на высоком уровне, что дает возможность передавать большую мощность эффективнее. Срок службы карбоновых накладок выше в 3-5 раз, чем других.

Часто встречаются карбоновые крышки на двигатель. Карбон хорошо поглощает звук, от которого иногда даже может разболеться голова. Да, как и всегда положено, углепластик снижают вес авто.

Можно очень долго рассматривать возможности применения карбона, ибо из него можно выполнить почти все.

Как ни парадоксально, автолюбители полюбили карбон не из его прочности и малого веса, а из-за внешнего вида. Но для того чтобы сетка карбона радовала глаз владельца автомобиля совсем не обязательно, чтобы детали были именно из карбона. В настоящее время придать детали видимость выполнения из карбона можно несколькими способами.

Самый простой и дешевый это использование ПВХ пленок с рисунком под карбон. Таких пленок в последнее время выпускается предостаточное количество. Ими можно обклеить как простые детали, так и более сложные по форме. В последнем случае используется фен для нагрева и вытягивания в нужном направлении. Конечно, обтягивание сложных элементов требует специальных навыков, поэтому без специальной подготовки, простому автолюбителю качественно обклеить сложные по форме детали практически не возможно. Это лучше доверить профессионалам. Благо фирм, предоставляющих такие услуги, становится все больше с каждым днем. Они предлагают не только обклейку определенных деталей салона и экстерьера, но и полную обтяжку кузова пленкой под карбон.

Второй способ придать деталям видимость структуры карбона можно посредством "Аква-печати". Эта технология подразумевает обтяжку деталей специальной пленкой под давлением воды и требует наличия специального оборудования и материалов. При таком способе покрытие получается более качественное и становится возможным нанесение рисунка карбона на самые сложные по форме детали. Детали после такой обработки по внешнему виду ничем не отличаются от настоящего карбона. Недостатком данной технологии является более дорогая цена и малое количество фирм оказывающих данную услугу. Но второе в скором времени перестанет быть проблемой, так как все больше и больше тюнинговых ателье и автосервисов обращают свое внимание на данную технологию.

Кстати, вы, наверное, не раз видели в объявлениях о продаже японских автомобилей такую фразу – "салон карбон". На самом деле детали салона выполнены не из карбона (конечно, если хозяин автомобиля не поменял их на настоящие карбоновые) и из пластика обтянутого по технологии "Аква-печать". Например, такие салоны в стоковой комплектации имеют некоторые модификации Toyota Chaser.

Ну и третий вариант придать детали вид карбона – это аэрография. Но конечно по внешнему виду (имитация карбона) она значительно уступает предыдущим двум способам. Так как выполнить рисунок в виде правильной геометрической сетки карбона аэрографом практически не возможно. Даже используя различные трафареты, точного совпадения добиться нереально. Так что отнести данный способ можно просто к извращенству.

Надеемся, данная статья поможет вам в нелегком деле тюнинга автомобиля и позволит понять, а так ли вам нужны детали из карбона, если можно сделать все более дешевле и по внешнему виду неотличимо от настоящего карбона.