Hello our valued visitor, We present you the best web solutions and high quality graphic designs with a lot of features. just login to your account and enjoy ...

Телефон: ☎  +38 068 118 79 28; ☎  +38 068 610 47 14

Когда речь идет о том, чтобы существенно уменьшить вес деталей не в ущерб прочности, то вспоминают о карбоне – композитном материале, который получают из углеродных волокон и полимерной смолы, которая служит для нитей своеобразной оберткой.

Первые углеродные волокна были созданы Томасом Эдисоном еще в конце XIX столетия. С тех пор они прошли через множество этапов усовершенствования, пока не приобрели необходимые характеристики.

Сегодня изделия из карбона чрезвычайно популярны в машиностроении и автотюнинге, в самолето-, кораблестроении и при производстве ракетных двигателей. Углепластик находит применение и во многих других сферах. Единственным его недостатком является довольно высокая стоимость, ввиду трудоемкости и энергозатратности процесса изготовления.

 

Особенности изготовления карбона

Основой для изготовления карбона являются углеродные филаменты. Это организованные в одном направлении группы кристаллов углерода, общим диаметром не более 0,01 мм. Из филаментов образуются углеродные нити (другое название «углеволокно»), из которых далее можно получить ленты, ткани и нетканые материалы:

    • Лента. Волокно выкладывается в продольном направлении, а затем скрепляется поперек различными методами. Обеспечивают жесткость только в продольном направлении.
    • Ткань. Нити сплетают в определенном порядке. В результате по виду тканевого плетения может получиться полотно, саржа, сатин и атлас. Нити работают и в продольном (основном) и в поперечном (уточном) направлениях, однако жесткость в поперечном направлении всегда меньше, чем в продольном из-за особенностей прядения.
    • Нетканые углеродные материалы. Получаются без применения прядения, например: углеродный войлок, углеродные вуали. Нетканые материалы не используются в качестве армирующего элемента в составе карбона, т.к. не имеют целостных углеродных связей в определенном направлении.

виды углеродных материалов

От рисунка плетения зависит, насколько хорошо нити будут держать друг друга в ткани, а также внешний вид. На плотность влияет толщина нитей, а также их количество по утку и по основе, приходящихся на см2. При одинаковых условиях, плотность будет идентичной.

Наиболее распространенные этапы получения изделий из карбона:

      • Создание формы-матрицы.
      • Выкладка углерода и закрепление смолой.
      • Герметизация.
      • Отверждение.
      • Финишная отделка.
      • Покрытие лаком (опционально).

Этапы могут меняться в зависимости от технологии создания изделия из карбона.

 

Изделия из карбона от компании SkyCarbon

1. Карбоновые пластины

Многослойные изделия получают из углеродных нитей, лент и тканей путем выкладки в определенном порядке карбоновых волокон и заполнения смолами промежутков между ними. Они обладают небольшим весом и податливы в обработке. Но при этом прочны и стойки к внешним воздействиям (влаге, огню, коррозии, агрессивным химическим веществам и т.д.).

Характеристики карбоновых пластин могут несколько отличаться, в зависимости от типа изделия и технологии, используемой при их изготовлении. Одной из наиболее популярных является препрепоговая технология. Она предусматривает ручную выкладку слоев с последующим их склеиванием прессованием, использованием металлических штампов либо автоклавного формования.

Результатом производства посредством препреговой технологии являются высокотехнологичные пластины Pre-preg с гладкими сторонами с обеих сторон. А вот у пластин Wet lay, получаемых вакуумным формированием одна сторона (лицевая) – гладкая, а другая – текстурированная. Популярны также тонкие пластины – карбоновые листы, сохранившие способность к многочисленным изгибам без разрушения и потери физических свойств.

Карбоновые пластины и листы пользуются популярностью в различных производственных сферах: от радиоэлектроники до судостроения и авиационной промышленности.

2. Карбоновые сэндвич-панели

Изделие имеет более сложное строение, чем карбоновые пластины. Как и обычные сэндвич-панели, оно состоит из трех слоев: внешние слои – карбоновые, внутренний – теплоизоляционный. Толщина панелей и самого утеплителя подбирается исходя из требований к теплоизоляционным характеристикам. В любом случае такие панели имеют небольшой вес, что упрощает их монтаж.

Для изготовления сэндвич-панелей используются разные модификации графитового войлока, состоящего из облегченных углеволокон. Помимо высоких теплоизолирующих свойств, сэндвич-панели характеризуются низкой термальной проводимостью и высокой огнеупорностью (материал стоек к температурам до 3000°С).

Такие характеристики карбоновых сэндвич-панелей способствуют широкому использованию их для облицовки камер сгорания высокотемпературных печей (вакуумных, дегазационных, индуктивного нагрева, термообработки, графитизации и т.д.). Легкость материала высоко оценена судостроителями. Они используют его при монтаже каркасов и несущих конструкций морских и речных транспортных средств.

3. Композиты карбон-карбон

Высокотехнологичный материал, который изготавливается на основе углеродной матрицы и армируемый карбоновым волокном. Существуют разновидности композита, отличающиеся видами матриц и волокон, типами их плетения. В качестве карбоновых волокон могут использоваться, как углеродные нити, так и изготовленные из них жгуты, ленты или ткани.

Главным отличием композита карбон-карбон от других является отсутствие в составе смолы. Производство может осуществляться посредством карбонизации при температуре, превышающей 1000°С или конструированием матрицы из карбона с последующим ее соединением с каркасом, изготовленным из углеволокна.

По своим характеристикам карбон-карбон превосходит многие материалы:

      • композит имеет низкие показатели плотности и, соответственно, веса, но при этом обладает чрезвычайной прочностью и жесткостью;
      • материал сохраняет свои свойства при температуре 3000°С, в отличие от металлов, которые утрачивают их при более низких температурах (сталь плавится уже при t=1500°С);
      • композит обладает высокой устойчивостью к деформации, что свойственно далеко не всем сплавам.

Чтобы добиться оптимальных характеристик используют разные виды углеволокна, склеивая их углеродом. Далее полученные прослойки подвергают трем этапам обработки:

      • окислению в течение суток при температуре 250°С;
      • карбонизации – нагреванию до 1500°С аргоном или азотом, в результате чего углеволокно приобретает структуру, подобную графиту;
      • графитизации – увеличению доли углерода до 99% посредством нагревания в инертной среде до температуры 1600–3000°С.

Такие характеристики способствуют целенаправленному использованию карбон-карбона в специфических сферах. Например, стойкость материала к высоким температурам позволяет использовать его для изготовления крепежных систем, работающих в условиях высоких температур.

 

Изготовление изделий из карбона под заказ

При кажущейся простоте, работа с углеволокном капризна и требует профессионального оборудования, системного подхода и знаний.

Компания SkyCarbon предлагает услугу «Разработка композитов под ключ». Силами специалистов выполняется не только изготовление изделий из карбона, но и разработка проекта, подготовка конструкторской документации соответственно технического задания, проектирование и изготовление оснастки, требуемой для выполнения производственного процесса и т.д.

Производственные цеха компании оснащены современным оборудованием, позволяющим нам успешно решить многие поставленные задачи. После выполнения заявки проводятся испытания на соответствие изделий характеристикам, заданным Заказчиком.

Если вас интересуют сверхпрочные высокотехнологичные материалы из карбона, просто позвоните нам, чтобы выяснить все нюансы и обсудить условия сотрудничества.