f Углепластик (карбон)
Гонки и путешествия под парусом
Новости Регаты Рулевые Форум Видео Фотоконкурс Справочник

Автор Тема: Углепластик (карбон)  (Прочитано 3836 раз)

0 Пользователей и 1 Гость смотрят эту тему.

PavelK2009

  • Сообщений: 41
  • Уважуха: +5/-1
  • Название: Amarant
  • Тип: Тайфун
  • Номер: б/н
Углепластик (карбон)
« : 07 Сентября, 2018, 15:52:56 »
В условиях ограниченного времени трубу из д16т достать не получалось, решил рискнуть и самостоятельно сделать из карбона. Может кому будет интересно, т.к. возможности технологии и материала очень широки, а инструмента и оборудования требуется относительно немного. Из инструмента нужен большой чистый стол, хорошие ножницы и вакуумный насос. Последний стоит от 5 тысяч, но лучше конечно раскошелиться на двухступенчатый.
Как я делал:
В качестве дорна использовал мебельные хромированные трубы 50мм и 25мм. Обе трехметровые палки обошлись в 1000р. Закупил углеткань плотностью 420гр./м плетение твилл, 3кв.м получился кусок 1,2 х 2,5м. Кроме того потребовались жертвенная ткань, проводящая сетка, проводящая лента (можно использовать спиральную трубку из отдела электрики в хозмаге), аэрозольный баллончик с разделительным восковым составом, пищевая прозрачная трубка ПВХ. Чтобы сэкономить на герметизирующем жгуте, купил рукав для бытовых вакуумных упаковщиков, они разные, но в среднем 6м длины  0,2м ширины. В качестве жгута использовал имеющийся под рукой невысыхающий бутиловый герметик для автомобильных фар. Продается он такой колбаской с бумажной прослойкой, по факту его можно несколько раз использовать.

Прежде всего закрыл малярным скотчем концы трубы и покрыл несколькими слоями разделительным составом из баллончика. Субъективно это воск с растворителем.
Самой сложной операцией оказалось намотать ткань на трубу. Это нужно сделать без перекосов и максимально плотно. Я мотал 5 оборотов ткани из расчета получить стенку 2мм. Нужно считать длину окружности каждого витка с учетом предыдущих слоев, суммарно у меня вышло около 80см, точно не помню уже. Для фиксации волокон при отрезе ткани и начальной фиксации края на трубе использовал аэрозольный клей 3м в красном баллончике. Спойлер: в последствии это практически сгубило всю работу.


После намотки ткани обернул трубу слоем жертвенной ткани. Удобнее отрезать полосу шириной миллиметров 100 и мотать по диагонали. Нахлесты витков делать можно, пропуски оставлять нельзя. Поверх жертвенной ткани таким же образом намотал полосу проводящей сетки. Стыки кусочков фиксировал малярным скотчем, он не мешает. Сверху этого бутерброда проложил проводящую ленту вдоль трубы на всю длину будущего композита. Все это запаковал в вакуумный рукав длины большей чем вся намотка, но чуть короче дорна. Вставил с одной стороны подающую трубку к проводящей ленте, с другой откачивающую, и края пакета приклеил герметиком к трубе.


Когда пакет готов, нужно провести тестовое вакуумирование, для чего подающая трубка замается струбциной, а откачивающая подключается к вакуумному насосу. Во время этого теста нужно проверить утечки вакуума (99% что это будет в местах уплотнения пакета герметиком), а также оценить качество намотки ткани на трубу. У меня в первый раз получилось неплотно и при вакуумировании труба приобретала фактуру древесной коры, т.к. при обжиме пакетом углеткань сморщивается. Пришлось разбирать весь пакет и мотать заново.


Когда намотка устроила и все утечки устранил, приступил к приготовлению смолы. Смолу нужно делать небольшими порциями, иначе закипит. Мешал по 280гр. 3 раза. Т.к. стояла жара, смолу предваритель охлаждал в холодильнике, а подающую емкость сделал двойную, вклеив суперклеем малярное ведерко в обрезанную пятилитровую баклажку от воды. Смолу в ведерко, в баклажку холодную воду. Перед инфузией смолу нужно дегазировать. Дегазатор у меня из обычной стеклянной банки с закручивающейся крышкой от кабачковой икры. В крышке штуцер. Также сделана ловушка для смолы на выходе, чтобы смола в вакуумный насос не попадала, только в крышке два штуцера.
Итак, смолу и отвердитель отмерил на весах, размешал, дегазировал и перелил в подающую емкость. Подающий шланг все еще зажат струбциной, пакет вакуумирован. Шланг подачи нужно открывать постепенно и не на всю, чтобы успел выйти воздух из самого шланга и чтобы в пакете со стороны подачи оставалось разрежение. Инфузия пошла:






Проводить инфузию лучше не при полном вакууме, чуть дать давления, т.к. при полном смола начинает кипеть, какие-то есть летучие фракции в модификаторах. А вот дегазировать при как можно более глубоком вакууме, тогда ламинат получается без пузырей.


По мере всасывания приготовленной смолы замешивал новую порцию. Смола гоняется пока на выходе не пойдет без пузырей. У меня она достаточно долго жидкая, я по второму кругу ее запускал. Важно следить, чтоб в подающий шланг пузыри воздуха не попали.

Когда все пропиталось, зажал подающий шланг и шланг после ловушки, чтобы ловушка осталась в системе - смола еще некоторое время будет выходить из пакета и ловушка играет роль рессивера разряжения, продолжая сжимать пакет до полного отверждения.

На следующий день безжалостно все ободрал: пакет, подающую ленту, жертвенную ткань с проводящей сеткой. Не знаю как с плоских изделий, а с трубы это оказалось кропотливым занятием.
Далее нужно снять получившуюся карбоновую трубу с металлической. И вот тут меня ждала засада. Тот клей, который я использовал для фиксации начала ткани при намотке не дал мне снять трубу. Сделал съемник, который тянул стальную трубу и толкал карбоновую. Первый сдвиг с места произошел легко, а дальше удалось протолкать трубу еще сантиметров на 10-15 и она намертво заклинила. Ни нагрев, ни охлаждение не помогали. Причина оказалась в том клее 3м-овском - он скатался в катушки между карбоном и сталью и все заклинил. По итогу пришлось обе трубки разрезать и делать на шов продольные накладки из карбона такой же инфузией с некоторым геморроем по герметизации разрезанной трубы. Снятая труба без накладки получилась 54х50х2450мм, вес 1090грамов. С накладкой не взвешивал, накладка из 3-х слоев: 40х2400, 60х2400 и 80х2400, из того же материала, думаю граммов 200 добавила. Конечно это уже не та труба, но переделывать времени не было, гонка послезавтра, а у меня нет ни смолы ни ткани на руках.

Попутно я заинфузил пластину 200х350х2мм из ткани 240гр/м2 плетения плейн. Из нее нарезал детали, из которых склеил коробочку под ролик. Коробочку вклеил в бушприт. С другой стороны бушприта сделал срезы по 45 градусов, чтобы получились уши для карданчика, сами уши изнутри усилил остаткам пластины. В последнюю ночь перед гонкой все это наскоряк шлифанул и дунул лаком. Получилось так:
 








Делать крепеж для оттяжек бушприта и унитаза времени уже просто не было, и к сожалению пока даже не понимаю, как лучше эти узлы исполнить.

Также сделал удлиненный румпель:





В первый же выход попали на хороший ветер, переживал за коробочку роликом. Но все карбоновое выдержало, а порвалась серьга шпрюйта подмачтового и пожмакало галсом сам ролик.

Вопросы, а особенно конструктивная критика приветствуются. За зиму хочу сделать новый бушприт, длиннее миллиметров на 500, так как 2400 коротковат под мой геннакер. Так что за любые подсказки буду благодарен.
« Последнее редактирование: 07 Сентября, 2018, 15:59:17 от PavelK2009 »

MaxZZZ

  • Сообщений: 1668
  • Уважуха: +133/-66
  • Максим Зотов
  • Название: Бригадир
  • Тип: катамаран тип Бармалей 2009
  • Номер: М 845
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #1 : 09 Сентября, 2018, 00:16:06 »
Красота, хайтек! + 100!
Вопрос : Слышал, что углепластик по- настоящему прочен, только если изделие запекаешь в супер пупер печах. Так ли это?
Природа не знает остановки в своем движении и казнит всякую бездеятельность.   И.В. Гёте

PavelK2009

  • Сообщений: 41
  • Уважуха: +5/-1
  • Название: Amarant
  • Тип: Тайфун
  • Номер: б/н
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #2 : 09 Сентября, 2018, 02:05:21 »
Самый прочный действительно углепластик, полученный из препрега в автоклаве. Но изделия, полученные инфузией, тоже крепкие - именно инфузией делаются все современные корпуса яхт и из стекла, и из угля. В общем смысл такой: прочность тем выше, чем ниже содержание смолы в композите и чем меньше в нем пустот. Кроме того прочность изделия зависит от характеристик армирующего материала и смолы. При ручной ламинации соотношение смолы и волокна будет примерно 1:1, множество воздушных пузырьков. Эти недостатки компенсируют большой толщиной изделия. При вакуумной инфузии можно добиться соотношения смола/волокно 1:3 - 1:4, пузырей значительно меньше. При использовании препрегов смолы и пузырей еще меньше, так как снаружи пакета создается давление 5-6 бар. Также есть еще так называемое постотверждение - при ручной ламинации и инфузии после высыхания изделие просушивают еще раз при высокой температуре, 80-150 градусов в зависимости от смолы. Можно комбинировать инфузию с автоклавом, но на мой взгляд это имеет смысл при подготовке к кубку Америки, а так и простой инфузии с постотверждением достаточно. Свой бушприт я после высыхания еще на дорне грел феном пару часов. Без нагрева высушенную пластинку 20х70х2мм руками не сломать.

PavelK2009

  • Сообщений: 41
  • Уважуха: +5/-1
  • Название: Amarant
  • Тип: Тайфун
  • Номер: б/н
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #3 : 09 Сентября, 2018, 02:20:12 »
Строго говоря пластину я делал по технологии light-RTM, так как вакуумный пакет не использовал, а укладывал все слои угля между двух акриловых пластин, откачивал воздух и подавал смолу. В результате обе стороны пластины получились идеально ровные глянцевые. Минус такой технологии в том, что большое изделие трудно сделать, т.к. без проводящих слоев по ламинату смола медленно очень идет.

Дед

  • Сообщений: 4643
  • Уважуха: +209/-249
  • Название: "Нестор Махно"б.альбатрос
  • Тип: Тайм."Непорочное зачатие"
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #4 : 09 Сентября, 2018, 04:05:14 »
Да Ты просто Гигант мысли технологии! ::) За зиму сможешь постепенно все трубы на аппарате заменить! Не всё просёк относительно распиленной трубы... Один вопрос - а ничего что половина волокон  (те что поперёк трубы) не очень "работают"? Не пробовал положить концами на два "стула" и попрыгать на "посередине" ?... а ведь можно так шверт и ли руль ..."отваккумироать"...
Парус - это свобода!        лень - двигатель прогресса!

MaxZZZ

  • Сообщений: 1668
  • Уважуха: +133/-66
  • Максим Зотов
  • Название: Бригадир
  • Тип: катамаран тип Бармалей 2009
  • Номер: М 845
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #5 : 09 Сентября, 2018, 07:35:38 »
А что, если в качестве дорна использовать тонкостенную пвх трубу сантехническую, и оставить ее внутри, не снимать? Обклеить ее и все. Пвх труба легкая и дешевая.
« Последнее редактирование: 09 Сентября, 2018, 08:02:54 от MaxZZZ »
Природа не знает остановки в своем движении и казнит всякую бездеятельность.   И.В. Гёте

Кэп Хатанги

  • Сообщений: 4211
  • Уважуха: +238/-256
  • Вячеслав, Екатеринбург
  • Название: "Летучий мышЪ"
  • Тип: Простор(Mod) серийный №00003
  • Номер: Е11
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #6 : 09 Сентября, 2018, 12:15:34 »
Павел, респект!
Пара вопросов:
1. Каковы получились общие финансовые затраты  всех расходников на изготовление одной трубы? Хотя бы примерно, +/- 500руб? "Долгосрочные капиталовложения" в виде приобретения вакуумного насоса и прочих многократно используемых элементов оснастки естественно не учитываем. 
Хотелось бы понять, насколько такое изготовление трубы "дома на коленке" затратнее (а может, наоборот, выгоднее) по сравнению с дюралевой трубой.
2. Жесткость углепластиковой трубы на изгиб по сравнению с аналогичной из сплавов алюминия? От катамаранов L&К с рамой из стеклопластиковых труб у меня осталось неприятное ощущение - сидишь как на большом куске фруктового желе, которое под тобой непрерывно колышется. И это несмотря на наличие развитого многоточечного паука и кучу других растяжек (справедливости ради, это я про первые эЛКи 5-ти примерно летней давности изготовления).

PavelK2009

  • Сообщений: 41
  • Уважуха: +5/-1
  • Название: Amarant
  • Тип: Тайфун
  • Номер: б/н
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #7 : 09 Сентября, 2018, 14:20:05 »
За зиму сможешь постепенно все трубы на аппарате заменить! Не всё просёк относительно распиленной трубы... Один вопрос - а ничего что половина волокон  (те что поперёк трубы) не очень "работают"? Не пробовал положить концами на два "стула" и попрыгать на "посередине" ?... а ведь можно так шверт и ли руль ..."отваккумироать"...
Насчет всех труб пока большие сомнения, не так просто организовать соединения и еще карбоновая трубка боится точечных нагрузок, которые есть в месте прохождения стрингера через шпангоут.
Разрез трубы конечно же все испортил, распилить трубу это рубрика "как делать не надо". По времени уже другого выбора не было, пришлось вот так делать:


Шверты и рули именно так и делаются.

А что, если в качестве дорна использовать тонкостенную пвх трубу сантехническую, и оставить ее внутри, не снимать? Обклеить ее и все. Пвх труба легкая и дешевая.
Была такая идея на будущее, но ее пришлось отбросить, т.к. если дорн не доставать, то будет невозможно что-либо вклеить внутри трубы - коробочки, усиления и т.п. Ну и вообще, неспортивно будет:)

Павел, респект!
Пара вопросов:
1. Каковы получились общие финансовые затраты  всех расходников на изготовление одной трубы? Хотя бы примерно, +/- 500руб? "Долгосрочные капиталовложения" в виде приобретения вакуумного насоса и прочих многократно используемых элементов оснастки естественно не учитываем. 
Хотелось бы понять, насколько такое изготовление трубы "дома на коленке" затратнее (а может, наоборот, выгоднее) по сравнению с дюралевой трубой.
2. Жесткость углепластиковой трубы на изгиб по сравнению с аналогичной из сплавов алюминия? От катамаранов L&К с рамой из стеклопластиковых труб у меня осталось неприятное ощущение - сидишь как на большом куске фруктового желе, которое под тобой непрерывно колышется. И это несмотря на наличие развитого многоточечного паука и кучу других растяжек (справедливости ради, это я про первые эЛКи 5-ти примерно летней давности изготовления).
1. В интернет-магазин я оплатил счет 8800руб включая доставку. Это уголь 2500х1200, жертва, проводящая сетка, проводящая лента и вакуумная пленка. Вакуумную пленку я в итоге не использовал, она копейки стоит, вместо нее вакуумный рукав бытовой, 700руб за 6м. Очень дорогая почему-то проводящая лента, 500руб./м, я 3 метра брал, вместо нее можно придумать другое что-то. Смола стоит около 1800руб. за 2,5кг, она у меня давно была с другого проекта. Этих материалов мне хватило на бушприт и румпель, и еще осталась приличная сдача, на которую я залатал эти распиленные трубки. В общем чисто по карбону (без такелажа, нержавейки и т.п.) трехметровый бушприт со всеми усилениями и вставками можно сделать за 10 тыс. рублей примерно. Я бы не сказал, что дешево, но преимущества перед дюралем такие: 1. забываем слово коррозия; 2. практически любые крепежи, уши, оковки, коробочки можно исполнить самостоятельно из того же угля вплоть до монолитной формовки с основной трубой, а для дюралевой трубы нужно все с нержавейки делать, это целый отдельный навык и отдельные деньги.
С другой стороны все предложения на трубу из д16т были около 9тыс.рублей за голую неанодированную трубу 54х50х3000. Анодированные вообще не нашел.

2. Грамотно на этот вопрос я ответить не смогу, т.к. за словом прочность скрывается целая куча разных характеристик. Если грубо, то когда вначале я рассматривал покупку готовой карбоновой трубки, мне сказали, что при равных геометрических характеристиках карбон по прочности равен д16т и при этом весит в 1,5раза меньше. Субъективно карбон заметно отличается от дюраля. Изначально он очень гибкий и первичная упругая деформация хорошо заметна при приложении небольших усилий руками. Но дальше сопротивление материала возрастает, и поломать его весьма непросто.
Имхо в катамаранах наших никакие трубы на изгиб работать не должны, они должны работать на сжатие и на кручение. На изгиб дюралевые трубы (и стеклянные и даже стальные) никогда жесткости конструкции не дадут. Мой тайфун в стоке дико луноходил, скрипел как старая маркитантская лодка. Переделал путенс стойки шпрюйта на 8-дырочный, заменил все тросы сверху на 4мм и внизу на 5мм, все наконечники твердые, убрал веревочные талрепы, и лодку не узнать. Если присмотреться к носам, то небольшое диагональное скручивание присутствует на волне, но пятой точкой уже сидишь на цельной конструкции, а не на большом куске фруктового желе, никакие ванты не провисают, фермы поплавков вдоль не гнутся.
« Последнее редактирование: 09 Сентября, 2018, 14:55:54 от PavelK2009 »

PavelK2009

  • Сообщений: 41
  • Уважуха: +5/-1
  • Название: Amarant
  • Тип: Тайфун
  • Номер: б/н
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #8 : 09 Сентября, 2018, 15:02:32 »
Вообще чтоб реально прочную трубу получить, ее нужно мотать одной нитью на специальном станке. Велосипеды и мачты сейчас так делают. Но это уже другие затраты на оборудование.

По снятию трубы с дорна проблема решится нанесением на трубу гелькоута перед намоткой углеткани, он же и выступит фиксатором края углеткани для намотки. А вот сама намотка это вопрос - намотать ткань плотно, чтобы она не сморщивалась при вакуумировании, пока не представляю как.
« Последнее редактирование: 09 Сентября, 2018, 15:23:30 от PavelK2009 »

Дымыч

  • Сообщений: 742
  • Уважуха: +41/-18
  • Название: "Вольный"
  • Тип: был "Ветер"
  • Номер: СП-145
Re: Углепластик (карбон)
« Ответ #9 : 10 Сентября, 2018, 09:56:13 »
Вообще чтоб реально прочную трубу получить, ее нужно мотать одной нитью на специальном станке. Велосипеды и мачты сейчас так делают. Но это уже другие затраты на оборудование.

По снятию трубы с дорна проблема решится нанесением на трубу гелькоута перед намоткой углеткани, он же и выступит фиксатором края углеткани для намотки. А вот сама намотка это вопрос - намотать ткань плотно, чтобы она не сморщивалась при вакуумировании, пока не представляю как.

Для труб видится идеальным использовать рукав в несколько слоев.
Причём, по мимо угольных, они есть и стеклянные и кевларовые...