Все о карбоне: преимущества, как поставить, зачем нужен, когда применяют

Фраза «отделка под карбон» знакома давно. Однако до сих пор не все понимают, что такое настоящий карбон и для чего он нужен в машине. Autonews.ru вносит ясность в тему

Фото: WildSnap / Shutterstock / FOTODOM

Что такое карбон

Карбон — это композитный (т.е., созданный из компонентов) материал на основе углеродного волокна, пропитанного полимерной смолой и отвержденного под давлением и температурой. В технической среде его чаще называют углепластиком или carbon fiber reinforced polymer (CFRP), если по-английски.

Материал широко применяют там, где критически важны минимальный вес, но при этом высокая прочность. То есть, в автоспорте, авиации, космической технике, спортивных велосипедах, а также, иногда, в медицине. В автомобилях карбон давно стал полноценным конструкционным материалом, а параллельно выросла его популярность в виде декора — разумеется, в виде имитации, т.к. сам по себе углепластик чрезвычайно дорог.

Карбон на машинах

В автопромышленности материал стал популярным из-за набора уникальных свойств.

• Он значительно легче стали и алюминия, что снижает общую массу шасси и кузова.
• У карбона очень высокая жесткость на изгиб, кручение и растяжение, что важно для управляемости и безопасности.
• Полный «иммунитет» к коррозии (т.к. это не металл).
• Возможность формовать сложные формы одной деталью.
• Эстетичный внешний вид, который часто не прячут под краской (впрочем, здесь дело вкуса).

Ввиду перечисленного карбон используют в кузовных панелях, крышах, элементах подвески, приводных валах, сиденьях и несущих структурах спорткаров, суперкаров и гоночных болидов.

Как выглядит карбон

Классический углепластик легко узнать по характерному узору переплетенных нитей — чаще всего это диагональная «елочка» или шахматное плетение. Цвет обычно черный или темно-серый с глянцевым или матовым лаком. У разных типов структурный рисунок может быть либо регулярным «шашечно-елочным» (у тканого), либо хаотичным (у кованого).

Классический углепластик легко узнать по характерному узору переплетенных нитей — чаще всего это диагональная «елочка» или шахматное плетение (Фото: Aleksandr Kondratov / Shutterstock / FOTODOM)

Из чего делают карбон

Карбон — это всегда композит, то есть сочетание нескольких материалов. Обычно принципиальный «рецепт» материала следующий:

• Углеродное волокно — основной несущий элемент. Название в данном случае «говорящее»: это сверхтонкие нити, почти полностью состоящие из атомов углерода, выстроенных в вытянутые кристаллические структуры. Диаметр одной нити — порядка 5-7 микрометров, что в 10-15 раз тоньше человеческого волоса.
• Полимерная смола (эпоксидная, полиэфирная и др.) — связывает волокна.
• Добавки и отвердители — влияют на финальную прочность и термостойкость.

Как делают карбон

Процесс производства требует высокоточного дорогостоящего оборудования. Недешевы и сами компоненты. Общая производственная цепочка примерно следующая:

• Углеродные нити формируют в полотно или ленту.
• Тканевую заготовку укладывают в форму детали по заданной чертежом ориентации волокон.
• Ткань пропитывают смолой (вручную или вакуумным методом).
• Деталь отверждают под давлением и температурой.
• После застывания выполняют чистовую обработку и наносят финишное покрытие.

От ориентации волокон зависит прочность детали — именно поэтому карбон нельзя рассматривать как «универсально прочный» материал. Его свойства во многом зависят о того, как была расположена ткань при заливке, и как будут распределяться нагрузки на деталь в работе.

Процесс производства карбона требует высокоточного дорогостоящего оборудования. Недешевы и сами компоненты (Фото: JoshBryan / Shutterstock / FOTODOM)

Виды карбона

Материал классифицируют по структуре, технологии и назначению. В автомобилестроении используются два основных типа.

Тканый карбон

Классический вариант с четким геометрически-правильным переплетением волокон. Особенности:

• предсказуемые свойства (т.к. волокна залиты равномерны);
• высокая жесткость;
• узнаваемый внешний вид, что часто определяет «модность» элемента и его стоимость.

Широко применяется в автоспорте.

Кованый карбон

Состоит из мелко нарезанных углеродных волокон, хаотично смешанных со смолой и спрессованных под высоким давлением. Особенности:

• менее предсказуемые свойства ввиду неравномерности расположения элементов;
• технологически выгоднее тканого — меньше отходов при производстве;
• хаотичный «мраморный» рисунок.

Данный тип углепластика широко используется для декоративных внешних элементов.

Плюсы и минусы карбона

Плюсы:

• очень малый вес в сравнении даже с алюминием, не говоря о стали;
• высокая удельная прочность. В ряде случаев выше той же стали;
• коррозионная невосприимчивость — т.к. карбон не металл;
• возможность создавать сложные формы одной деталью.

Минусы:

• высокая стоимость материалов и производства;
• низкая (почти нулевая) ремонтопригодность при серьезных повреждениях;
• несмотря на общую прочность — чувствительность к резким ударным нагрузкам (хрупкость).

Детали из карбона широко используются для декоративных внешних элементов (Фото: Brandon Woyshnis / Shutterstock / FOTODOM)

Частые вопросы

Что прочнее: титан или карбон?

Зависит от задачи. Титан пластичнее и менее хрупок, а карбон выигрывает в жесткости. В реальности их часто используют вместе.

Карбон и углепластик — в чем разница?

Ни в чем. Карбон — это разговорное и маркетинговое название, а углепластик — технически корректный термин.

Опасно ли углеродное волокно для здоровья?

В готовых изделиях — нет, оно полностью безопасно. Риск возникает только при механической обработке (резка, шлифовка). Образуется мелкая углеродная пыль, которая может раздражать кожу, глаза и дыхательные пути.

Главное о карбоне

• Карбон — это композит на основе углеродного волокна и смолы.
• Главные достоинства: сочетание малого веса и высокой жесткости.
• Широко применяется в автоспортивной промышленности.
• Бывает тканым и кованым.
• Дорог в производстве, но эффективен по характеристикам.
• Свойства прямо зависят от вида (ориентации волокон).
• Карбон — не вид пластика, а высокотехнологичный материал с отдельной технологией производства.

Читайте также:

• Рестайлинг — средство поддержания автомобиля в форме
• Типы кузовов легковых и грузовых автомобилей
• Как узнать снаряженную массу автомобиля и чем она отличается от полной

Авторы Теги Илья Калинчиков