Як виготовляють карбонові листи: особливості технології

Розберемося детальніше, що впливає на якість кінцевого продукту.

Основні компоненти

Будь-який карбоновий лист складається з двох частин: волокна й матриці:

1. Волокно — це армувальний шар, який забезпечує міцність;
2. Матриця — це смола, яка скріплює волокна, фіксує форму і передає навантаження між шарами. Без неї вуглецеве волокно просто розсипається в руках.

Для волокон використовують так званий препрег — заздалегідь просочену смолою вуглецеву тканину. У промисловості її зберігають у холодильниках при -18°C, щоб уникнути передчасного затвердіння. Це матеріал з чітко контрольованими властивостями, але й з коротким терміном життя поза холодом.

Як виготовляють карбоновий лист

Виробник розкладає препрег шарами на прес-формі. Від напрямку волокон залежить міцність у тому чи іншому напрямку. Тому викладку роблять за схемою: 0°/90°, ±45° тощо. Якщо цього не дотриматися, лист може повести або він втратить жорсткість під навантаженням.

Кожен шар розкачують валиком, виганяючи повітря. Це критичний момент: навіть мікроскопічна бульбашка стане точкою напруження й може викликати розшарування під час експлуатації.

Після викладки лист накривають дренажною тканиною й вакуумною плівкою. Потім його поміщають у вакуумний мішок, відкачують повітря й готують до полімеризації. Це або автоклав (камера з підвищеним тиском і температурою), або духовка з вакуумною системою.

Листи з каталогу продукції Elektro Plast, наприклад, роблять в автоклаві: він дає більш стабільний результат: 130–180?°C, тиск 6–8 бар. Смола твердне, лист ущільнюється, виходить монолітна структура без пор.

Дешевші варіанти — ручне ламінування без автоклава, дають гіршу якість. Повітря залишається в шарі, тиск не забезпечує потрібного ущільнення. Такий лист легший і дешевший, але слабший і з меншою стабільністю розмірів.

Після охолодження лист обрізають, фрезерують, свердлять. Важливо розуміти, що карбон не можна обробляти абразивами без пилозбірників — пил шкідливий для легенів і проводить струм, тому він небезпечний і для електроніки.

Якщо потрібна декоративна поверхня, її обробляють додатково: полірують або покривають прозорим лаком. Це не покращує властивостей, але важливо для зовнішніх деталей.

Що впливає на властивості на практиці

Поведінка листа в експлуатації залежить не тільки від типу волокна, а й від того, як саме його виготовили. Одна і та ж марка карбону, зроблена в автоклаві чи вручну, — це два різних матеріали за міцністю, товщиною, стабільністю форми.

Також важливо враховувати орієнтацію волокон. Наприклад, якщо в деталі є місце, де очікується вигин або точкове навантаження, а шари в цьому місці йдуть тільки в одному напрямку — там може з'явитися тріщина. Саме тому в складних деталях завжди вимагають креслення не тільки форми, а й схеми армування.

Підписуйся на "ЧІС" у Facebook, Telegram та Instagram, щоб бути в курсі головних подій Чорноморська.