В СОВРЕМЕННОМ автомобилестроении и других областях
народного хозяйства, экстерьере и интерьере
различных машин слова кевлар и карбон
встречаются все чаще. Эти материалы уже давно
используются при производстве кокпитов для
болидов Формулы-1 и кабин самолетов, корпусов и
мачт катеров и яхт, кузовных элементов, деталей
внутренней отделки и даже рессор и карданов для
автомобилей.
Карбоновые
тормозные диски стали непременным атрибутом
гоночных, спортивных автомобилей. Кевларовые
ремни и стропы безопасности значительно прочнее
обычных. Вокруг этих материалов сложился некий
ореол загадочности. Что же это за чудо
современной химии?
КАРБОН
Карбон - каменноугольный
период палеозойской эры (начало - 360 млн. лет,
конец - 286 млн. лет назад). Но нас интересует
другой карбон, а именно композитный материал. Он
относится к классу углепластиков - материалов,
объединяющих в себе несколько тысяч различных
рецептур. Все эти материалы роднит одно -
наполнителем в них являются углеродные
(графитные) частицы, чешуйки и волокна.
Основу углетканей
составляют нити углерода (углерод - это, к
примеру, грифель карандаша). Только такие нити
довольно тонкие. Сломать ее просто, но порвать
ой как нелегко. Из них шьются ткани, где
углеродные нити скрепляются параллельно друг
другу.
В силу своей
конструкции углепластики имеют выраженную
анизотропию (разные свойства в разных
направлениях), поэтому для получения прочной
поверхности углево-локно приходится укладывать в
несколько слоев, каждый раз меняя направление
нитей. Скрепляются волокна так же, как и
стек-лопластиковые, смолами. Даже процесс
вы-клейки практически идентичен. Только смолы
нужны более качественные и дорогие. Для работы с
карбоном да и с кевларом простая полиэфирка не
совсем подходит. Кроме того, чтобы полностью
использовать все преимущества этих материалов,
необходимо применять вакуумные технологии,
термообработку, задействовать сложное
оборудование, к примеру такое, как автоклав. Но
игра, как говорится, стоит свеч.
Карбон на 40% легче
стали и на 20% - алюминия. Углепластиковые детали
легче и прочнее стеклопластиковых. С тех пор,
как в 1981 г. Джон Барнард впервые использовал
карбоновое волокно при создании монокока на
McLaren MP4/1, этот материал прочно вошел в
современный автоспорт и постепенно подбирается к
обычным автомобилям.
Но вот парадокс:
автолюбители полюбили карбон не за его
выдающиеся свойства, а за оригинальный внешний
вид. Мода на карбоновые накладки также пошла со
спортивных автомобилей, но там они все-таки
имели четкое назначение: максимум прочности при
минимальном весе.
В карбоне, который
идет на строительство мачт и других изделий, где
необходима высокая прочность, в структуре ткани
явно превалируют углепластиковые волокна. Нити,
их скрепляющие, практически не видны. В деталях
салона углеволокно уже выглядит как ткань с
различными вариациями (плетение типа "рогожа"
или 3x3, 1x3 и т. д.). Эти углеткани можно
выклеивать в один слой. После застывания и
полировки (если необходимо) получается очень
симпатичный орнамент. При работе с ним есть один
сложный момент: четкий геометрический рисунок
материи предполагает более внимательное и
тщательное изготовление деталей, так как на
горизонтальной поверхности любое искривление
сразу будет заметно.
Учитывая, что
углеродные волокна черные, а нити могут быть
различными, появляется простор для дизайнерской
мысли. Но в настоящий момент определение "под
карбон" чаще всего характеризует черно-серую
"шахматку". Пленок подобного рисунка появилось
уже превеликое множество. Но непосредственно
карбон - это действительно легкий, практичный и
красивый материал. Возвращаясь к
конструкционному карбону, хотя чисто
декоративным, учитывая характеристики, этот
материал назвать довольно сложно, стоит сказать
и о недостатках, а они, к сожалению, есть.
Карбон имеет очень маленькое относительное
удлинение, т. е. не растягивается. Хрупкость и
боязнь точечных ударов делают его в определенной
мере "нежным и ранимым". Для того чтобы изделие
из карбона работало как надо, необходимо точно
рассчитать множество параметров: толщину слоя,
направление нитей углеволокна, количество смолы
и т. д. При строительстве корпусов болидов
Формулы-1 для этого используют специальные
компьютерные программы. Есть еще один любопытный
нюанс: если углепластик входит в
непосредственный контакт с металлами, к примеру
с алюминием, то возникает один побочный эффект.
Графит как основной компонент углеволокна и
алюминий могут образовать гальваническую пару, а
если речь идет о лодках и соленой морской воде,
являющейся очень хорошим электролитом, процесс
корродирования металла может проходить очень
быстро. По этой причине в таких местах в
углепластиковую поверхность вводят нейтральные
стеклопластиковые вставки.
|