Van den Vos Reynaerde писал(а): Ну дык можно еще много чего спроектировать, что будет не хужЕЕЕ карбона!!
а по прочности что будет лучше? при таком весе боюсь титановая рама порвётся. =)))
Раньше не рвались, и тут вдруг порвется.
Всё-же могу утвержать, что при одинаковых массах карбоновая рама будет прочнее.
mat 33 » Ср июл 05, 2006 12:58 pm
смотря о какой прочности речь. карбон очень плохо работает на изгиб. а в велораме все элементы на изгиб работают. никогда не задумывался почему до сих пор пружины из стали делают. такая масса.
c-tuning » Ср июл 05, 2006 1:19 pm
Конечно карбон не имеет нужной гибкости. Но для этого существует кевлар =)))
Между прочем бампера всегда содержат кевларовые слои. Соответственно и в раме он присутствует.
mat 33 » Ср июл 05, 2006 1:25 pm
смотря что называть кевларом? кевларовые нити- вещь конечно очень хорошая, но кевлар насколько я помню это кевларовое волокно залитое различными смолами, а смола сама по себе хрупкая вещь. практически все композитные материалы боятся излома. а также практически любой ударной нагрузки . если ошибаюсь поправьте
Hunter » Чт июл 06, 2006 5:37 pm
mat 33 писал(а): смотря что называть кевларом? кевларовые нити- вещь конечно очень хорошая, но кевлар насколько я помню это кевларовое волокно залитое различными смолами, а смола сама по себе хрупкая вещь. практически все композитные материалы боятся излома. а также практически любой ударной нагрузки . если ошибаюсь поправьте
Имеются пластификаторы специательные. При добавлении отвердевшая смола может работать на изгиб. Правда в определенных допусках. Я правильно понимаю?
Van den Vos Reynaerde » Вт июл 11, 2006 6:29 pm
Сталь — наиболее распространенный материал, применяющийся при изготовлении младших, более дешевых моделей велосипедов. К плюсам можно отнести прочность, низкую стоимость и простоту изготовления. Основной минус — самый большой вес среди прочих материалов, применяющихся для изготовления.
Хроммолибденовая сталь — следующий по уровню материал. Данный сплав стали, хрома и молибдена обладает всеми преимуществами стали и, вдобавок, имеет меньший вес. Это и есть основное отличие от стали.
Алюминий — легкий и прочный материал. Он имеет отличные от стали прочностные характеристики, позволяет изготавливать рамы с большим диаметром труб и толщиной стенок. Благодаря этому они имеют более агрессивный вид. Наиболее распространенный материал при изготовлении горных велосипедов среднего и выше среднего классов.
Титан — прочный, легендарный и, конечно, дорогой. Выигрыша в весе перед дорогими алюминиевыми и хроммолибденовыми рамами не имеет. Мало распространен в силу ряда причин, включая стоимость и сложность изготовления.
Магний ? новый сплав в велосипедостроении. Прочный, легкий и тоже дорогой материал. Он только начинает входить в моду.
Композиты ? это относительно новый материал в велосипедостроении.Для изготовления композитных рам применяются нити карбона, фибергласа, кевлара и различные скрепляющие составы (смолы). Комбинации материалов, смол и методов их скрепления позволяют достигать любых заданных характеристик. Возможно, что именно композитные рамы — это будущее велосипеда, в том числе и горного. Рамы из композитных материалов плохо выдерживают падения и удары.
Спецсплавы — в последние годы появились стальные сплавы, обладающие уникальными характеристиками, превосходящими порой характеристики титана. Данные стали обычно содержат в своем составе редкоземельные элементы.
Нельзя однозначно выделить какой-то материал как лучший, но на сегодняшний день безусловным лидером среди всех материалов, применяющихся для изготовления рам, является алюминий.
Если мы подумаем о материалах, которые составляют a доспехи нового поколения, две из характеристик, которые они должны иметь, — это их легкость и тонкая форма. В этом отношении ученые добились больших успехов. Последний пример находится в Массачусетском технологическом институте, где ученые разработали с помощью передовой наноразмерной инженерии материал, который сильнее чем кевлар и сталь.
Отправной точкой для этого материала была светочувствительная смола, которую обрабатывали лазером, чтобы сформировать решетчатый узор, состоящий из повторяющихся микроскопических точек. Затем материал был помещен в высокотемпературную вакуумную камеру, в результате чего полимер превратился в сверхлегкий углерод, напоминающий пену, которая была создана. поглощать шок.
Сложный, но эффективный
Хотя углерод часто бывает хрупким, расположение а небольшой размер точек в материале наноархитектуры приводит к резиновой архитектуре, в которой преобладает изгиб. Команда Массачусетса обнаружила, что свойства этого материала можно изменить, изменив его архитектуру.
До сих пор , известен только отклик углерода в состоянии медленной деформации, в то время как предполагается, что его применение в реальном мире не должно медленно деформироваться.
Please enable JavaScript
Важность углерода
В этих тестах тесты проводились с сверхзвуковые скорости (от 40 до 1,100 метров в секунду). Для получения максимально подробной информации о ударах для исследования использовались высокоскоростные камеры. Также были протестированы различные конструкции углеродных точек с разной толщиной, чтобы команда могла обнаружить оптимальный дизайн чтобы частицы не проходили сквозь материал, а встраивались в него.
Команде удалось показать, что материал поглощает много энергии из-за механизма ударного уплотнения наноразмерных углеродных точек. Они также подтвердили, что этот материал тоньше чем человеческий волос, поэтому он может поглощать удары более эффективно, чем другие материалы, такие как алюминий, сталь или кевлар. Если сфокусировать внимание на этом новом материале, будет получена более прочная и легкая броня, чем та, которая сделана из традиционных материалов.
Кроме того, это исследование может стать началом поле защиты для разработки сверхлегких ударопрочных материалов, таких как взрывозащищенные щиты, защитные покрытия или материалы для брони.
Видео: Загадочный кевлар: что это за материал и почему он прочнее стали
В ключевое отличие между кевларом и углеродным волокном заключается в том, что Кевлар по существу содержит атомы азота в своей химической структуре, тогда как углеродное волокно не содержит атомов азота и в основном содержит атомы углерода в своей химической структуре.
Кевлар и углеродное волокно — это две формы синтетических волокон. Оба эти материала обладают высокой прочностью. Поэтому они находят множество применений в текстильной и других отраслях промышленности. Обсудим подробнее эти материалы.
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое кевлар
3. Что такое углеродное волокно
4. Сравнение бок о бок — кевлар и углеродное волокно в табличной форме
5. Резюме
Что такое кевлар?
Кевлар — прочное синтетическое волокно с химической формулой [-CO-C6ЧАС4-CO-NH-C6ЧАС4-NH-]п. Он известен своей термостойкостью. Этот материал относится к нескольким другим полимерным соединениям, таким как Nomex и Technora. На заре его производства люди использовали этот материал в качестве замены стали в гоночных шинах. Производители определяют этот материал как «в пять раз прочнее стали», если учесть две равные части кевлара и стали. Этот материал представляет собой сверхпрочный пластик. Мы используем две формы мономеров для синтеза этого полимерного материала. Мономеры представляют собой 1,4-фенилендиамин и терефталоилхлорид. Эти мономеры претерпевают реакции конденсации. Он дает побочный продукт: молекулы кислоты HCl.
Полученный полимер имеет жидкокристаллическую природу. Растворитель, который производитель использовал для этого производства, представляет собой смесь N-метилпирролидон и хлорид кальция. В этом производственном процессе используется концентрированная серная кислота, чтобы удерживать нерастворимый в воде продукт (кевлар) в растворе до окончания производства. Поэтому этот материал очень дорогой (потому что для производства мы используем концентрированную серную кислоту). Этот материал обладает высокой прочностью на разрыв, относительной плотностью за счет межмолекулярных водородных связей. Группы NH в этом материале образуют эти водородные связи. Есть много вариантов использования этого материала. Например, он используется при производстве велосипедных шин, гоночных парусов и пуленепробиваемых жилетов.
Что такое углеродное волокно?
Углеродное волокно — это синтетический волокнистый материал, диаметр которого составляет около 5-10 микрометров. Этот материал в основном содержит атомы углерода. Этот материал содержит органические полимеры, состоящие из длинных цепочек молекул. Эти струны удерживаются вместе атомами углерода. Производители в основном производят эти волокна из процесса полиакрилонитрила (PAN). В этом производственном процессе сырье превращается в длинные пряди или волокна. Затем они комбинируют эти пряди с другими материалами, чтобы получить желаемые формы и размеры. В процессе PAN есть пять основных шагов:
- Прядение — здесь смесь ПАН и других ингредиентов прядут в волокна. Затем эти волокна промываются и растягиваются.
- Стабилизация — здесь мы выполняем химические изменения для стабилизации волокна.
- Карбонизация — здесь мы нагреваем стабилизированное волокно до очень высоких температур. Это образует прочно связанные кристаллы углерода.
- Обработка поверхности — Затем мы окисляем поверхность волокон для улучшения свойств.
- Калибровка — мы используем прядильные машины для скручивания волокон в пряжу разного размера.
Этот материал применяется в аэрокосмической промышленности, гражданском строительстве, военном деле, автоспорте и т. Д. Однако эти волокна относительно дороги, чем волокна других форм.
В чем разница между кевларом и углеродным волокном?
Кевлар — это прочное синтетическое волокно, имеющее химическую формулу [-CO-C6ЧАС4-CO-NH-C6ЧАС4-NH-]п. По сути, он содержит атомы азота в своей химической структуре. Кроме того, он имеет водородные связи. Углеродное волокно — это синтетический волокнистый материал, диаметр волокон которого составляет около 5-10 микрометров. Он не содержит азота и в своей химической структуре в основном содержит атомы углерода. Эти волокна связаны друг с другом через атомы углерода. В этом главное отличие кевлара от карбона.
Резюме — Кевлар против углеродного волокна
Кевлар и углеродное волокно — очень важные синтетические волокна. Разница между кевларом и углеродным волокном заключается в том, что кевлар по существу содержит атомы азота в своей химической структуре, тогда как углеродное волокно не содержит атомов азота и в основном содержит атомы углерода в своей химической структуре.
Кевлар, арамидная ткань, углеволокно и гибридные ткани
Кевлар
(англ. Kevlar) — торговая марка пара-арамидного (полипарафенилен-терефталамид) волокна, выпускаемого фирмой DuPont. Кевлар обладает высокой прочностью (в пять раз прочнее стали, предел прочности 3620 МПа). Впервые кевлар был получен группой Стефани Кволек в 1964, технология производства разработана в 1965 году, с начала 1970-x годов начато коммерческое производство.
Для пара-арамидного волокна характерна высокая механическая прочность. В зависимости от марки, разрывная прочность волокна может колебаться от 280 до 550 кг/мм² (у стали, для сравнения, этот параметр находится в пределах 50–150 кг/мм².
Лишь самые высокопрочные сорта стали со специальной обработкой приближаются по прочности к наименее прочным сортам арамида).
Такая высокая прочность сочетается с относительно малой плотностью — 1400–1500 кг/м³ (плотность чистой воды 1000 кг/м³, плотность стали порядка 7800 кг/м³).
Теги: Кевлар, арамидная ткань, углеткани, углеволокно и гибридные ткани
Гибридные ткани
20 сентября 2016
Гибридные ткани:
Тканые материалы, сотканные из нитей (прядей) различного состава. Кевлар (арамидное волокно) натурального желтого цвета или крашенное и углеволокно черно-графитового цвета. Большое количество различных вариантов плетения и несколько видов окрашивания арамидных пучков позволяет получать много различных видов ткани. Основное применение — дизайн и автотюнинг.
Теги: Гибридные ткани, кевлар, арамидная ткань, арамид, арамидное волокно, углеволокно
Углеткани, карбон, кевлар, carbon, карбоноткани, carbone, ткани из углеволокна
20 сентября 2016
Углеткань (углеткани или карбоноткани, от «carbon», «carbone» — углерод) — ткани сплетенные из нитей углеродного волокна. Такие нити очень тонкие (примерно 0.005-0.010 мм в диаметре[1]), сломать их очень просто, а вот порвать достаточно трудно. Из этих нитей сплетаются ткани. Они могут иметь разный рисунок плетения (ёлочка, рогожа и др.). Материалы отличаются высокой прочностью на разрыв, жёсткостью и малой массой, часто прочнее стали, но гораздо легче (по удельным характеристикам превосходит высокопрочную сталь, например 25ХГСА).
Нити углерода обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Термическая обработка состоит из нескольких этапов:
- Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры.
- После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур.
- Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %.
Помимо обычных органических волокон (чаще всего вискозных и полиакрилонитрильных), для получения нитей углерода могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков. Кроме того, детали из карбона превосходят по прочности детали из стекловолокна, но, при этом, обходятся значительно дороже аналогичных деталей из стекловолокна.
Углеткань наиболее часто используется для создания углепластиков, карбона, по технологиям:
Прессование. Углеткань выстилается в форму, предварительно смазанную антиадгезивом (например, мыло, воск, воск в бензине, Циатим-221, кремнийорганические смазки). Пропитывается смолой. Излишки смолы удаляются в вакууме(вакуум-формование) или под давлением. Смола полимеризуется, иногда при нагревании. После полимеризации смолы изделие готово.
Контактное формование. На примере изготовления бампера: берется металлический исходный бампер(-«болван»), смазывается разделительным слоем. Затем на него напыляется монтажная пена (гипс, алебастр). После отвердевания — снимается — это матрица. Затем её смазывают разделительным слоем и выкладывают ткань. Ткань может быть предварительно пропитанной, а может пропитываться кистью или поливом непосредственно в матрице. Затем ткань прокатывается валиками — для уплотнения и удаления пузырьков воздуха. Затем полимеризация (если отвердитель горячего отверждения, то в печи, если нет, то при комнатной температуре — 20 °C). Затем бампер снимается, если надо — шлифуется и красится.
Трубы и иные цилиндрические изделия производят намоткой. Форма волокна: нить, лента, ткань. Смола: эпоксидная или полиэфирная. Возможно изготовление форм из углепластика в домашних условиях, при наличии опыта и оборудования.
Кевлар, арамидные ткани, кевлары, арамид, арамидная такнь
20 сентября 2016
Арамид ( кевлар ) применяется, как в чистом виде волокна и ткани, так и в композиционных материалах на основе различных смол. Синтетическое волокно арамида обладает высочайшей прочностью (разрывная прочность 250-600 кг/мм кв) при малой плотности 1400-1500 кг/м куб, высоким сопротивлениям ударам и динамическим нагрузкам при таких уникальных характеристиках волокно обладает высокой термической стойкостью, способно работать при высоких температурах и считается трудно горючим . В композиционных материалах арамид применяют, как армирующий материал, такие композиты называют органопластик, обладают высокой удельной прочностью при растяжении и минимальным весом. Волокна имеют желтый цвет.
Области применения: из-за своих высоких характеристик волокно арамида нашло самое широкое применение в самых различных отраслях промышленности. Самое известное применение волокна это средства защиты: пуленепробиваемые бронежилеты, каски и огне защита, например костюмы для пожарных и перчатки. Так же арамидное волокно применяют для армирования автомобильных шин, волоконно-оптических кабелей, диффузорах акустических динамиков, для изготовления сверхпрочных тросов, лент и тканей. Обширное применение арамидные волокна получили в композиционных материалах на основе винилэфирных и эпоксидных смол. Благодаря уникальным свойствам такие композиты применяют в авиастроение и ракетостроении для изготовления различных деталей работающих на растяжение, в сосудах внутреннего давления, высокоскоростных маховиков. В сочетании с другими армирующими материалами, арамидные волокна применяют в судостроении для производства корпусов яхт, лодок и катеров премиум класса или для военных целей. Нашло свое место применение композитных материалов с арамидом и в космонавтике, наряду с углепластиком, где в некоторых узлах и деталях он стал незаменим. Широкое распространение в области тюнинга автомобилей и автоспорта, изготавливаются аэродинамические обвесы, сидения, элементы интерьера и силовые конструкции
Кевларовые ткани, арамидные ткани, гибридные ткани и углеткани характеризуются следующими параметрами:
пообщаемся с удовольствием.
Карбон — понятно. более менее известно, НО
Кевлар на сколько знаю довольно дорогая вещицца. по крайней мере бронежилеты по цене ого-го. ну а аксессуары для авто скока. сам то материал что позволяет сделать?
Карбон с кевларом идут в одну цену. Производство и карбона и кевлара фактически одинаково — разница в нитях, поэтому карбон наполовину жёлтый. при этом если карбон очень прочен и при очень сильном ударе лопнет, то кевлар спружинит. Он имеет гибкость. Материал (ткань из углеволокна) запекается под прессом в эпоксидной смоле, котору сверху покрывают тонким слоем авто-лака, ну и ещё множество технологических мелочей.
Не буду говорить где, но у нас делают карбон в нескольких местах по Москве, самая раскрученая точка косячит по полной программе — покрывают детали деревянным лаком и полируют, такой лак лопается на молнце или морозе, к нам привозили много деталей, которые мы переделывали.
Капот дешевле привезти — штамповка на западе в 2 раза дешевле, чем у нас. У нас очень серьёзный нажим на качество — мы делаем мало по количеству, но очень качественно и по прочности и по внешнему виду.
Со временем буду себе делать и бампера и крылья и капот из комбинированного карбон-кевлара, 2 слоя карбона и 2 кевлара, сверху красить порошковой краской (карбон не боится температуры). Получится машина, которой можно будет таранить другие без повреждений для себя — если кто-то будет подрезать — буду просто бить (достали уроды на дороге). Пластик на мотоцикл, сделанный из такого материала конечно протирается об асфальт (слой эпоксидной смолы можно восстановить), но не ломается и не лопается.
Из карбона делают мото-гранпришные тормозные диски (прямой пример хонда Росси), из комбинированного материала корпуса баллистических ракет (нам отказали в продаже материала в некоторых местах — сказали не знают нас, вдруг будем делать ракеты).
Карбон на 40% легче стали и на 20% — алюминия. Карбон играет как янтарь — волокно под смолой переливается при смене угла обозрения.
При производстве стеклоткани используется парафин и если формовать ее в таком виде, то хороших прочностных характеристик вам не видать. Поэтому стекловолокно необходимо отжечь до полного удаления парафина в муфельной печи, либо приобретать уже отожженную «стеклоткань для эпоксидной смолы». Что настоятельно рекомендуется. Стоимость 1 кг стекловолокна в зависимости от толщины и плетения изделия варьируется от 500 до 5000 руб. Более дорогими получаются очень тонкие листы, так как они продаются погонными метрами и чтоб купить килограмм стеклоткани толщиной 0.02 мм придется отмотать 50 погонных метров ткани.
Карбон, углеродное волокно, углепластик, carbon
Прочность карбона в основном зависит от качества применяемой эпоксидной смолы. Самые лучшие углеткани продаются уже пропитанными смолой, остается только уложить их в форму и отправить в автоклав для застывания.
Изготовление формы: Чтобы изготовить простейшую матрицу необходимо иметь готовый по форме образец бампера, капота либо любой другой детали изготовленных из любого материала, либо используя готовый заводской образец. Для избежания прочного склеивания образца с будущей матрицой, ее необходимо промазать слоем разделителя. В качестве разделителя может служить мыло, эдельвакс, воск растворенный в бензине, Циатим-221, кремнеорганические смазки. В качестве основы для матрицы, можно использовать монтажную пену, гипс, а также композитные материалы. Если матрица выполняется из композитных материалов, то самым дешевым ее источником является стекловолокно пропитанное обычной эпоксидной смолой. Если матрица имеет сложную форму, то ее приходится делать разъемной, в одном или нескольких местах. Места разъема должны быть зафиксированы и иметь точную позицию друг относительно друга. Лучше всего подходит штифтовое позициолнирование с последующим скреплением болтами.
Все монококи самых современных суперкаров и формулы один, выполняются с использованием углеродного волокна, для большей прочности в конструкцию добавляют титановые и сотовые структуры. Именно из за карбоновой конструкции эти автомобили так дороги. Мало того, что сам материал не дешев, так еще и все производство происходит практически полностью в ручном режиме.
Эпоксидные смолы застывающие при комнатных температурах не обладают и половиной той прочности, нежели полимеризованные с заданной картой температур, в условиях вакуумного автоклава.
Небольшой список компаний производящих carbon:
Кевлар — Kevlar
Композитная защита подразделяется на виды в зависимости от использованного при ее создании армирующего компонента, который и определяет защитные качества материала. Основных разновидностей три: кевларовая, стеклопластиковая и карбоновая. Отличить каждый вид от другого несложно: кевларовые волокна имеют зеленовато-желтый оттенок, в стеклопластике хорошо заметны волокна белого цвета, а в карбоне – черного.
Защита картера из кевлара конструкционного типа
Конструкционный кевлар производится из пара-арамидных волокон, распределяемых в матрице из специальной термоустойчивой пластмассы.
Применение особо прочного пара-арамидного волокна обеспечивает композиту высокий уровень устойчивости к механическим повреждениям. В зависимости от производителя, прочность материала на разрыв составляет от 280-ти до 550-ти кг/мм?. Сталь разрывается при нагрузке от 50 до 150 кг/мм?. При высочайшей прочности, плотность пара-арамидных волокон не более 1500 кг/м? (у стали – 7800 кг/м?). Таким образом, весить композит из кевлара будет относительно немного.
Два основных производителя пара-арамидного волокна – американская корпорация «Кевлар» и японо-голландская «Тварон». В последние годы конкуренцию этим промышленным гигантам стала составлять южнокорейская компания «Колон», выпускающая пара-арамид «Heracron».
Кевларовая композитная защита термостабильна и обладает высокой степенью устойчивости к воздействию различных химикалий. Кевлар в 2,5 раза прочнее стали. Амортизирующие свойства кевларового композита выше, чем у стеклопластика. Эксперты считают кевларовый композит лучшим.
Стеклопластиковая защита картера
Востребованность композитной защиты из стеклопластика растет с каждым годом. К 2016-му композит из стеклопластикового волокна стал самым популярным в мире. В качестве матрицы производители используют термопластик, на который наносится армирующее вещество – кварцевая ткань. Минус защиты картера из стеклопластика – большой вес.
Стеклопластиковая защита устойчива к влаге, не пропускает тепло, свет, не боится механических воздействий. Когда аналогичное механическое изделие покроется ржавчиной, защита картера из стеклопластика будет работать, не теряя формы. Стеклопластик весит в 3 раза меньше стали.
Композитная защита из стеклопластика обойдется дороже стальной, но дешевле карбоновой и кевларовой.
Карбоновая защита картера
Современный полимерный материал карбонсоздан из полимерных смол (матрица) и углеродного волокна (армирующий компонент). Ткань на основе углепластика обходится дороже стеклоткани, что снижает популярность карбона в производстве защит картера.
Полезные характеристики карбона могут меняться: все зависит от состава углеволокна и метода его укладки. Углепластик при необходимости становится гибким или жестким. Большая цена на карбон связаны с дороговизной входящих в него компонентов.
Карбоновая защита в 1,5 раза прочнее стальной при меньшем весе. Недостаток – углепластик боится сильных и точных ударов. Сломанную защиту из карбона восстановить не удастся. Силы удара, разрушающей карбон, хватит и на то, чтобы уничтожить защиту картера из алюминия или стали.
Приобретать «реплики» защиты из углепластика нежелательно: изделие будет нагреваться, выделяя в воздух опасные токсины.
Какая защита картера наилучшая?
Резюмируя, выделим следующие основные пункты:
- Композитная защита прочнее металлической и выдерживает нагрузки, которые стальному изделию не по силам.
- Композиту свойственна хрупкость, поэтому сильные «точечные» удары могут разрушить изделие. Восстановлению разрушенная защита не подлежит.
- Защита из карбона, стеклопластика или кевлара легка и бесшумна.
- Гибкость композитной защиты – большой плюс.
- При перегреве композит иногда выделяет в воздух токсичные компоненты.
Композитная защита предпочтительнее металлической и является новым уровнем в защите автомобильных деталей и узлов.