Кований карбон-знайомимося зі старим знайомим
Цей монохромний шедевр чимось нагадує деякі види мармуру, канкрінітсодержащій маріуполіт (плутонічна порода) і навіть аерофотознімок округу Аламанс в Північній Кароліні (США).
Канкринітсодержащий маріуполіт
Округ Аламанс, Північна Кароліна
Але це тільки зовні!
Так вже вийшло, що нашому споживачеві частіше на очі попадається карбон з чітко організованим малюнком, характерним для певних видів препрегов. Як правило, малюнки впізнавані — вони підкреслюють точну геометрію прямих ліній вироби, як і будь-яку іншу, навіть якщо геометрія суцільно криволінійна. Це-одне з візуальних властивостей вуглепластика: посилювати строгість прямих кутів і ефектно компенсувати криві.
Елегантний хаос малюнка
Подібно до того, як неможливо знайти два однакових малюнка натурального мармуру, так неможливо отримати два однакових малюнка кованого карбону. Його відмінна зовнішня особливість-саме в нерівних і асиметрично розташованих осколках різних відтінків сірого. Так що, якщо ви-володар цільної речі або деталі з кованого вуглецю, то можете не сумніватися, що другий такий немає ні у кого.
Кований карбон був винайдений ще в середині 2000 — х рр.одним з найбільших і найвідоміших італійських автовиробників-Lamborghini. Метою, через яку взагалі почався цей рух, була спроба знизити вартість композитних деталей і підвищити темпи виробництва. Просто в той час інженери-технологи Lamborghini якраз намагалися знайти заміну кованим алюмінієвим важелів управління підвіскою.
Об’єднавшись, компанія з виробництва виробів для гольфу Callaway Golf Company, Вашингтонський університет і, власне, автовиробник Lamborghini спільно провели великі дослідження з подальшою розробкою матеріалу, який володів такими унікальними характеристиками:
Хоча був цей матеріал не зовсім новим для даного Альянсу. Вуглецеве волокно-композит, з яким Lamborghini мала довгу «спільну історію» ще з 1983 року. За словами гендиректора Automobili Lamborghini Стефано Доменікалі, в цьому навіть полягає один з найважливіших ключів до успіху Lamborghini в минулому, сьогоденні і майбутньому.
Так чи інакше, технологія кованих вуглепластиків дебютувала в 2010 році в конструкції суперкара Lamborghini Sesto Elemento, де цей матеріал був використаний для виготовлення важелів управління, монококового шасі і безлічі інших комплектуючих. Це дозволило знизити загальну вагу моделі Sesto Elemento на 25 %(!). А процес виготовлення всіх деталей від сировини до готового продукту зайняв не більше години!
По суті, це модернізація вже існуючої технології отримання вуглецевого волокна. Винахідником її вважається Паоло Фераболі-засновник і керівник лабораторії передових композитних конструкцій. Свій винахід він описував як»революцію в з’єднаннях з армованого вуглецевим волокном полімеру (вуглепластика)”.
За словами Фераболі, кований композит-це не конкретний матеріал або окремий процес, а комплексна технологія, яка поєднує в собі характеристики матеріалу, ТЕХНІЧНІ характеристики процесу, а також інженерні та конструкторські знання, які в сукупності дозволяють створити окрему композитну деталь з вуглецевого волокна.
Кілька слів про автора і його відкриття
Винахідник є і натхненником, і автором технології отримання кованих композитів. Але не можна сказати, що ідея прийшла йому раптом. Ще задовго до перших зразків Фераболі експериментував з подрібненими вуглецевими волокнами і зрозумів, що цей матеріал насправді є дуже витривалим і несприйнятливим до великого зносу. В кінцевому підсумку відкриття і призвело до розробки передової технології компресійного формування, що використовує різні склади для формування листів з вуглецевого волокна.
Крім того, технологія дала необмежені можливості у формуванні складних геометричних форм без особливих досліджень в плані точної орієнтації волокон. Саме ці переважні відмінності від традиційних технологій зробили дану методу отримання кованого карбону корисною для виробництва складних деталей з безліччю отворів і кріплень.
Загалом, не дарма технологія була розцінена засновником як дуже перспективна, з посилом на майбутнє в створенні полегшених виробів різних розмірів і форм зі збільшеною функціональністю і стійкістю. Тобто повністю відповідає тому, що колись сказав Фераболі: “те, що змушує машину рухатися, — це двигун. Все інше – просто вага”»
Як результат, широко розрекламований компанією Lamborghini запуск виробництва цього матеріалу і використання його у власних суперкарах дійсно допоміг просунути в мейнстрім і популяризувати кований вуглепластик як альтернативу традиційним вуглецевим полотнам.
Як правило, вуглепластикове волокно отримують укладаючи препреги в форму і заливаючи їх смолою в декількох варіаціях даного процесу. Кований карбон теж отримують декількома способами. Наприклад, можна використовувати спеціальну пасту з волокон, змішаних зі смолою, щоб згодом спресувати її під тиском в різних прес-формах. Також його можна отримати з дрібних рубаних вуглецевих волокон.
В обох випадках не виникне чіткого малюнка через те, що волокна будуть орієнтовані абсолютно випадковим чином. В цьому і є секрет унікальності готового виробу і його краси: продукт має зовсім іншу естетику в порівнянні зі своїм тканим аналогом і більше схожий на мармур, ніж на тканину з візерунком «ялинка».
Суть технології
Як вже повинно бути зрозуміло, кований карбон отримують з неотвержденного пластика, змішаного з короткими випадково розташованими нитками вуглецевого волокна. Причому, на відміну від традиційних листів з композитного волокна, матеріал не вимагає ретельного різання і точного укладання в прес-форми.
Після того як маса (вуглецеве волокно, ретельно просочене смолою) поміщається в гарячу прес-форму, вона стискається під високим тиском, нагрівається-і все! На світ з’являється таке ж легке і міцне виріб, як і виріб, створений з композитного волокна традиційними технологіями (Вакуумна інфузія, автоклавування та ін.). А сам процес виглядає дуже схожим на кування металів, звідси і назва — кований вуглець.
При цьому одним з головних відмінностей технології отримання кованого вуглепластика є час, оскільки виріб виробляється протягом декількох хвилин, а не годин, як цього вимагають інші технології. Виходить, що тепер з вуглецевим волокном можна поводитися так само, як протягом десятиліть автомобільна промисловість поводилася зі сталлю, алюмінієм і неармованим пластиком. І це змінює звичні правила виробництва. Деталі з кованого карбону стає можливим просто штампувати.
Чи так все просто?
Здавалося б, все-рішення знайдено і інші технології можна прибрати в утиль. Але не потрібно поспішати. Що стосується складних та відповідальних деталей, необхідний ретельний мікроструктурний аналіз, аналіз відмов, а також досвід та обладнання для правильного кування композитних деталей. Недбалість у виробництві не призведе ні до чого хорошого.
Але все ж виготовлення виробів з кованого карбону для масового виробництва більш перспективно, хоча за ціною подібні деталі все одно залишаються в преміум-сегменті.
Чи є способи імітації?
Однак дістати красиву текстуру кованого вуглепластика можна і без використання прес-форми. Для цього є кілька способів, які заслуговують на увагу.
Використання препрегов-поширена концепція отримання виробів з композитів. Полягає вона в наступному: коли виробляють деталь з вуглеволокна, беруть суху карбонову тканину, поміщають в форму і добре просочують смолою. Такий попередньо просочений смолою (в правильному співвідношенні) препрег може бути ідеальним варіантом, який скоротить технологічний процес отримання деталі як такої.
Так, це дійсно здорово, але і дорого. Крім того, такий препрег вимагає певної температури і термінів зберігання, після закінчення яких він стає непридатним для подальшого процесу.
Але якщо використовувати препрег у вигляді сухих нарізаних волокон, його можна використовувати як спосіб накладення зовнішнього шару з використанням стандартних технологій і вуглецевих тканин.
Це один з унікальних матеріалів, структура якого складається з сплавлених один з одним подрібнених волокон і тонкої нетканої підкладкою з вуглецевого волокна. В результаті виходить ідеальна імітація кованого карбону. Також матеріал є хорошою альтернативою препрегу, оскільки у нього всередині немає епоксидної смоли і ніяких особливих умов зберігання він не вимагає, як і не має терміну придатності.
Але, незважаючи на це, матеріал не можна назвати дешевим, а таку багатоступеневу технологію — не вимагає досвіду.
Відразу можна відзначити, що це — максимально недорога і доступна альтернатива: рубані волокна продаються просто на вагу і можуть мати різну довжину, що дає свободу у виборі майбутньої текстури.
Волокна вручну насипають у форму або накладають їх на готову деталь. В цьому випадку виходить потрібна фактура і дуже естетичний продукт.
А щоб ще більше здешевити процес, можна використовувати обрізки вуглетканини, хаотично нарізавши її шматочки. Далі послідовність операцій трудомістка, але нескладна: потрібна поверхня ретельно шліфується (якщо необхідно) і обробляється знежирювачем, малярською стрічкою захищаються потрібні місця, далі йде нанесення епоксидною смолою з затверджувачем. Після цього нарізані (або подрібнені) волокна розподіляються по поверхні і знову наноситься епоксидна смола з затверджувачем. Далі поверхня укочується, розрівнюється, накривається — і через 12 годин проводиться її фінішна обробка.
Звичайно, доведеться повозитися, особливо якщо робити це самостійно, в гаражі. Якщо ж докласти старання і не відходити від технології, може вийти дуже ефектно. Але все ж краще звернутися до фахівців Carbon Composites, щоб все було зроблено якісно, а результат дійсно вражав.
Причини для цього згадувалися вище, але основних-дві:
Однак ткане вуглецеве полотно накладає деякі обмеження на форму створюваного виробу. Наприклад, такі нюанси, як кут в 90 ⁰ тканим матеріалом виконати дуже важко, оскільки вкрай складно ідеально стиснути матерію в кут.
Також укладання вуглецевої тканини вимагає уваги і навичок, щоб уникнути помилок, які можуть коштувати не тільки неідеальним зовнішнім виглядом, але і зниженням міцності.
Але насправді в технології кованого карбону основна складність зводиться лише до виготовлення прес-форми. Далі отримати деталь без дефектів вже набагато простіше і швидше. Крім того, з ним можливе створення тривимірної деталі, яку можна піддати подальшій механічній обробці.
Шкурне питання: що вигідніше?
Якщо мова йде про масове виробництво, основні початкові витрати — це виготовлення прес-форми, що недешево, не кажучи вже про можливість зробити компресійну формовку. Але коли прес-форма вже є, можна виготовляти деталі великими партіями, що дуже затратно для інших технологій. Тут же навпаки: чим більше партія виробів, тим менший відсоток вартості оснащення буде включений в її кінцеву ціну.
Одним словом, класична технологія отримання виробів з кованого вуглепластика більше підходить для серійного виробництва.
У цьому питанні не вщухають суперечки. Шанувальники вуглецевого волокна відзначають, що, використовуючи стандартну тканину, можна зробити більш міцну деталь, так як, змінюючи орієнтацію волокон, міцність можна регулювати і контролювати, в той час як нарізані волокна короткі і не вирівняні в певному напрямку. Вони не дають можливості, змінюючи напрямок, маніпулювати міцністю.
Іншими словами, методи отримання композитних виробів мають свої плюси і мінуси. Що використовувати в кожному конкретному випадку, однозначно не сказати. Завжди доводиться думати про основні вимоги: міцність, естетика, обсяг деталі, складність її форми, час виготовлення і що це все буде в кінцевому підсумку коштувати.
Всього буде побудовано 10 екземплярів SV 650 Компанія Manhart Performance звернула свою увагу на новий…
Імена важливі в автомобільному світі. Одні бренди називають моделі пізнавано та яскраво, інші зашифровують у…
Сигнал Peugeot Check Engine загоряється для того, щоб повідомити, що в двигуні або системі випуску…
Індикатор Check engine на приладовій панелі часто з'являється несподівано. Зазвичай неможливо відразу визначити причину його…
Індикатор Check Engine загоряється, коли комп'ютер автомобіля виявляє несправність. Це може бути як незначна, так…
Електронний блок управління оцінює проблеми, контролюючи датчики і інтерпретуючи отримані від них дані, і розділяє…