Карбон в автомобилестроении – технологии нового тысячелетия
В наши дни в автомобилестроении и в прочих сферах народного хозяйства, в оформлении интерьера и экстерьера машин слова карбон и кевлар стали нарицательными. Эти материалы уже давно используют для изготовления кокпитов для болидов Формулы – 1, мачт и корпусов катеров и яхт, кузовных элементах, детали внутренней отделки, рессоры и карданы для автомобилей также изготавливаются с использованием кевлара и карбона.
Тормозные карбоновые диски являются непременной составляющей спортивных и гоночных автомобилей. Ремни и стропы безопасности, изготовленные из кевлара, долговечнее обычных.
Что же такое карбон и чем он так замечателен? Карбон является композитным материалом. Его относят к классу углепластиков из разряда материалов, которые объединяют в себе несколько тысяч различных рецептур. Эти материалы наполнены углеродными (графитными) частицами, чешуйками и волокнами.
В качестве углетканной базы выступают углеродные нить. Эти нити достаточно тонкие. Их легко просто сломать, но нелегко порвать. Из этих нитей составляются ткани, в которых нити углерода скрепляются параллельно друг другу.
Благодаря конструкции углепластики обладают выраженной антизотропией (разными свойствами в разных направлениях), потому для того, чтобы получить прочную поверхность, углеволокно необходимо уложить в несколько слоев, всякий раз изменяя направление нитей.
Скрепление волокон осуществляется эпоксидными смолами. При работе с кевларом и карбоном не годится простая полиэфирка. Помимо того, чтобы задействовать все уникальные качества этих материалов, нужно использовать вакуумные технологии, термообработку, прибегнуть к использованию сложного оборудования, например, автоклава.
Впервые карбоновое волокно было использовано в 1981 г. Джоном Бернардом при создании моноблока на McLaren MP4/1. С тех времен карбон занимает устойчивые позиции в автоспорте, а вскоре будет применяться и в обычных автомобилях. Дело в том, что этот материал на 40% легче, чем сталь и на 20 % чем алюминий, что создает его преимущества. Карбон также не подвержен коррозии.
Тому карбону, что идет на мачты и другие изделия, нужна повышенная прочность, потому в составе ткани преобладают волокна углепластика. Скрепляющие нити почти незаметны. В салонных деталях углеволокно уже представлено тканью с разными вариациями. Такие ткани можно укладывать в один слой. После затвердевания и полировки (при необходимости) выходит оригинальный и привлекательный орнамент. Но при работе с ним существует сложность: четкая геометрия рисунка требует более внимательно и тщательного изготовления деталей, т.к. горизонтальная поверхность ярко отражает все искривления.
Принимая во внимание тот факт, что углеродные волокна черного цвета, а нити различных цветов, создается простор для дизайнерской фантазии. В настоящее время словосочетание «отделка под карбон» обычно означает черно-серую гамму. Пленок с таким рисунком уже переведено огромное количество. Но сам по себе карбон представляет собой практичный и эстетичный материал. Если говорить о достоинствах конструкционного карбона, то среди них можно выделить прочность, долговечность и легкость. К недостаткам можно отнести хрупкость для точечных ударов (например, мелких камней). Для правильной работы изделия необходимо учитывать и рассчитывать множество разных параметров при его создании, таких как толщина слоя, направление нитей углеволокна и т.д. Для строительства корпусов болидов Формулы-1 применяются специализированные компьютерные программы.
Есть еще одна интересная особенность: при вхождении углепластика в непосредственный контакт с металлами, появляется побочный эффект. Например, если графит взаимодействует с алюминием, эти два компонента образуют гальваническую пару. Если говорить о лодках, то при контакте с соленой морской водой происходит быстрое корродирование металла. По этой причине для таких условий в углепластиковую поверхность вводятся нейтральные стеклопластиковые вставки.
Автомобилисты полюбили карбон прежде всего за его необычный внешний вид. Кроме уже классической черно-серой гаммы карбон может быть любого цвета, оттенка и плетения. Заменяя штатные детали авто карбоновыми аналогами, имеющими меньшую массу, автолюбители значительно облегчают общий вес автомобиля, что положительно сказывается на его динамике и скорости. В настоящее время отделка карбоном весьма популярна и ограничена лишь ее стоимостью.
