Карбоновые колесные диски
Хочешь ездить быстро – убирай вес везде, где можно. Примерно таким девизом руководствуются разработчики транспортных средств, постоянно находя новые решения, и… новые материалы для различных узлов и деталей. В случае с колесными дисками выбор не так уж велик, ведь кроме малого веса они должны иметь высокий запас прочности.
Одним из «подходящих» вариантов можно назвать карбон – композитный материал из углеродных волокон, сплетенных с резиной или кевларом. Если с велосипедами все просто – хоть весь из него делай, то мотоциклы, а тем более автомобили требуют к себе большего внимания и уважения.
Немного истории.
Первые автомобильные диски из карбона появились еще в 2008 году, их выпустила немецкая компания, специализирующаяся на комплектации гоночных авто. Комплект таких дисков делался под заказ и стоил порядка 15 тысяч зелененьких президентов. Из-за цены, а еще из-за трудоемкости процесса и не всегда гарантированного качественного результата, эти колеса в серию так и не пошли.
К тому же, карбоновыми в полном смысле они не являлись, это было сборное изделие из стали и углеродного влокна, то есть, итоговая разница в весе была не столь большой, чтобы платить за нее такие деньги.
На фото слева изображен диск с карбоновым ободом и основанием (ступичной частью), изготовленным из кованного алюминиевого сплава.
Время шло, карбон «проникал» едва ли не во все узлы автомобилей, даже начали шутить, что пора ожидать появления карбонового двигателя, особенно после того, как на движки стали ставить крышки изготовленные из него, но диски из этого материала все еще оставались мечтой.
И вот в 2012 году, австралийцы «Carbon Revolution» представили первые монолитные диски, получившие название CR9. На презентации было обещано, что это будут не просто первые, полностью карбоновые диски, но и первая серийная модель. Сказано – сделано, правда, пока не до конца. В 2013-ом они начали выпускаться только в двух вариациях – 19х8.5 и 19х12, вес соответственно 7 и 7.9 кг. По внешнему же модельному ряду миру были представлены только девятилучевые классические колеса, со строгим внешним видом и обязательным логотипом компании-производителя на ступице.
На данный момент их выбор стал шире, например изображенный на фото слева монолит фирмы Carbon Revolution.
Достоинства.
Как видим, налицо главное достоинство карбоновых колес – если сравнивать их с литым, и даже кованым алюминием, то получается, что углепластиковые изделия легче на 40-50 %. То есть, вполне очевидно, что они являются самыми легкими из существующих.
Если рассматривать срез карбона под сильным увеличением, то можно рассмотреть множество переплетенных волокон, эта особенность увеличивает физическую прочность на сжатие и растяжение. В итоге, по конструктивной прочности данный материал не уступит ни одному из используемых для автомобильных колес материалов.
Учитывая, что главное предназначение карбоновых дисков, это использование их в качестве детали для скоростных авто, то совсем не лишним будет такой показатель, как высокая температурная стойкость. У данных изделий она достигает 1600 °C, что в сочетании с высокой энергопоглощаемостью обеспечивает долгий срок службы самих дисков и элементов тормозной системы.
В конце концов, внешне они смотрятся просто отлично, и это делает их удачной находкой не только со стороны тюнинга технического, но и внешнего. Что касается коррозийной стойкости, то достаточно вспомнить, что в последнее время пленки именно из углепластиковых материалов используются в качестве защиты лакокрасочного покрытия кузова авто и тему можно закрывать.
Недостатки.
А теперь сравним эту бочищу меда с немаленькой емкостью дегтя. То есть, вспомним, чем карбоновые диски могут расстроить своего владельца, их существенные недостатки.
При высокой общей прочности карбон «не любит» точечных ударов, и при очень сильном ударе может расколоться на множество осколков, что делает невозможным его восстановление. При этом изготовление диска на заказ – это процесс достаточно длительный.
Хотя коррозийная стойкость самого материала на очень высоком уровне, но его прямой контакт с металлическими элементами ходовой в сочетании с соленой средой приводит к быстрому разрушению металла. Чтобы исключить подобную проблему потребуются дополнительные вставки из стеклопластика, между карбоном и металлом.
Также в обязательном порядке требуется дополнительная защита от ультрафиолетовых лучей – карбон быстро выгорает на солнце, теряя всякую привлекательность, а ведь он наиболее внешне привлекателен именно неокрашенном виде.
Ну и, наконец, самая большая проблема – чтобы готовый карбоновый диск имел все те высокие качественные показатели, его изготовление должно вестись в строгом соответствии с предусмотренными технологиями. А это означает высокую цену, настолько высокую, что титановые колеса «нервно курят в стороне». Комплект качественных карбоновых колес «потянет» на целый автомобиль, не «ламборгини», конечно, но на отечественный вполне хватит, быть может, даже не один…
Есть ли будущее у дисков из карбона
Глядя на поток автомобилей, мы автоматически отмечаем, из какого материала сделаны колеса. Сегодня карбоновые диски встречаются нечасто, ведь их стоимость может доходить до четверти цены самого автомобиля. Этой осенью на автофорумах и журналах появилась новость: себестоимость углепластиковых колес удалось снизить почти на 40 процентов, так что многие известные производители престижных авто задумались об установке карбона на серийные машины. Можно ли этому верить?
Что такое карбон, и чем он лучше традиционных сплавов
Основу карбона составляют волокна углерода, которые часто соединяют с резиновыми нитями. Плотность углеродных нитей — 1600 кг/м³, но способность сопротивляться растяжению и разрыву выше, чем у стали. Но углерод — еще не карбон. Чтобы получить исходный композитный материал для карбоновых дисков, волокна углерода и резины переплетают под строго выверенным углом, получая ткань. А затем слои ткани склеивают между собой эпоксидной смолой. Так изготавливают самый дорогой в мире материал для изготовления колесных дисков.
Почему карбон так дорог? Это связано с технологией получения волокон углерода. Существует несколько способов выращивания длинных нитей: выращивание в световой дуге, автоклаве, химическое осаждение на специальный носитель. В процессе изготовления самых дорогих видов температура нагрева достигает 3500 градусов, а менее прочные сорта требуют температуры как минимум до 260 градусов. Разогревать исходное сырье (полиакрилонитрин) нужно только в инертной газовой среде, что приводит к дополнительным расходам.
Впрочем, затраты окупаются за счет уникальных характеристик углепластика. Углеволокно на 40% легче стали, может выдерживать нагрузку до 70 000 кг на квадратный миллиметор, прочность на разрыв составляет около 5 Гпа. Колесные диски из углепластика получаются легкими и исключительно прочными, а привлекательный внешний вид поверхности привел к появлению дизайна моделей из сплавов «под карбон».
Плюсы и минусы углепластиковых дисков
Вначале карбоновые колеса устанавливали только на гоночные спортивные машины. Легкие и прочные колеса обеспечивали прекрасную управляемость болидов, не боялись перегрева из-за высоких скоростей, имели более высокий ресурс прочности. Кстати, из того же материала изготавливают детали тормозной системы, капоты, фрикционные накладки, крылья, детали салона.
Легкость и красота колес из карбона — не единственные его достоинства. Диски не склонны к деформации, выдерживают высокие температуры, не боятся коррозии. Теоретически, на программируемом оборудовании можно изготовить модели любых типоразмеров с каким угодно дизайном. Но на практике высокая стоимость отпугивает даже состоятельных покупателей.
Тем не менее у карбоновых колесных дисков есть несколько серьезных минусов. Сами они не подвержены коррозии, но вот все металлические детали от контакта с углепластиком придется тщательно защищать. Если положить вплотную друг к другу фрагмент карбона и стальную деталь и сбрызнуть их соленой водой, коррозия будет распространяться со скоростью лесного пожара. Так что в местах контакта с металлическими деталями придется устанавливать накладки из нейтрального материала или наносить защитные лаки повышенной прочности.
Второй важный недостаток — неремонтопригодность. Согласитесь, отдать несколько тысяч долларов за колесный диск и выбросить его в случае повреждения будет обидно. Тут не спасут ни экономия топлива за счет малого веса, ни великолепные аэродинамические характеристики. Наконец, колеса из углепластика боятся ультрафиолета. Их свойства остаются прежними, но поверхность выцветает и становится не такой красивой.
Сенсационное заявление от Porsche
Недавно компания Порше заявила о создании новой технологии изготовления карбоновых колесных дисков. Продукт получился на 20% легче и на ту же величину жестче, чем лучшие спортивные модели из стали. Конструкторы собираются поставить колеса на новую модель 911 Turbo S Exclusive Series.
Стоимость углепластиковых дисков будет чуть больше пятнадцати тысяч евро — дорого, но значительно ниже обычных цен на карбон. Удешевить производство без потери характеристик карбоновых колес удалось за счет использования принципиально нового подхода. На производстве установили гигантский девятиметровый станок для плетения нитей. Именно на нем изготавливается основа, которую пропитывают смолой, обжигают в автоклаве и красят.
Представители бренда Porsche считают, что у дисков из углепластика
большое будущее. И предсказывают их скорый выход в серийное
производство. Осталось дождаться снижения цен.
Все, что нужно знать о карбоновых дисках на автомобиль
В большинстве случаев составные части автомобиля изготавливаются из стали или других металлов. И это легко объяснимо: эти материалы высокопрочные, не требуют сложной обработки, а главное без проблем поддаются ремонту.
Но несмотря на эти достоинства, у металлических и кованых дисков на авто есть и свои минусы. К примеру, поклонники спорткаров, которые стремятся улучшить показатели скорости и управляемости своих автомобилей, страдают из-за большого веса металлических деталей. Конечно, можно изготавливать их из современных легких материалов, но, к сожалению, они получатся не такими прочными, как необходимо. Решение данной проблемы есть – изготовление автомобильных дисков из карбона (углепластика). Этот материал не идеален, но его легкость и прочность компенсирует все недостатки.
История появления карбоновых дисков
Самые первые карбоновые диски на авто появились на свет совсем недавно: в 2008 году. Они были изготовлены немецкой компанией, которая специализировалась на производстве деталей для гоночных автомобилей. Стоимость такого комплекта составляла примерно 15 тысяч долларов. По причине дороговизны, сложности процесса производства, а также зачастую плохого качества итоговой продукции, эта серия не получила должной популярности.
Однако созданные этой компанией диски нельзя было назвать полноценно карбоновыми, потому что они представляли собой сборное изделие из углеродного волокна и стали. И в итоге, они не сильно отличались по весу от стальных аналогов.
Через четыре года австралийская компания «Carbon Revolution» представила первые настоящие углепластиковые диски CR9. По сравнению с изделиями из кованого или литого алюминия они имеют массу на 50 процентов меньше. Иными словами, из всех существующих автомобильных дисков карбоновые модели самые легкие.
Как производят карбон
Карбон – это композитный материал, который состоит из таких веществ, как полимерная смола и углеродное волокно. Диаметр волокна не превышает сотой части миллиметра! Основой материала являются атомы углерода, объединенные в форме микроскопических кристаллов. В результате помимо прекрасного внешнего вида мы имеем высокую прочность и надежность.
Процесс работы с углепластиковым материалом гораздо сложнее, чем в случае со сталью или алюминием, но, несмотря на это, современное техническое обеспечение способно справиться с этой непростой задачей. Из углеродного волокна изготавливается ткань, которую укладывают в требуемую форму. Далее, после размещения в полимере, она подвергается давлению под высокой температурой. На выходе мы получаем современный материал, с рядом неоспоримых достоинств – карбон.
Плюсы и минусы карбоновых дисков
Положительные стороны дисков из карбона:
К недостаткам можно отнести следующее:
Стоит ли покупать карбоновые диски?
Карбоновые диски подходят для всех видов автомобилей, в том числе и для Хендай Солярис, потому что колесо из углепластика можно изготовить абсолютно любого размера и формы. Благодаря компьютерному оборудованию достигается высокая точность производства.
На гоночной трассе можно часто встретить болиды, оснащенные карбоновыми дисками. В свою очередь, покупку таких колес для обычной машины сложно назвать рациональной, т.к. цена одного диска измеряется тысячами долларов. А если мы имеем дело с дизайнерскими моделями, то цифры на ценнике увеличатся в разы.
Однако на рынке уже можно встретить легковые машины с углепластиковыми дисками. По мнению специалистов, в ближайшем будущем все автомобили будут оснащены подобными колесами. Таким образом, на данный момент главная область применения колес из углепластика – это производство гоночных автомобилей.
Карбоновые диски от Porsche
Новый прорыв в области колес для автомобилей, компания Porsche представила диски, сделанные полностью с карбона. Процесс изготовления, цена и характеристики. В конце видео-обзор карбоновых дисков. Новый прорыв в области колес для автомобилей, компания Porsche представила диски, сделанные полностью с карбона. Процесс изготовления, цена и характеристики. В конце видео-обзор карбоновых дисков.
Не первый месяц ходили слухи, что компания Porsche готовит прорыв в области легкосплавных дисков. Но никаких даже малейших намеков, на то, что с себя будет представлять новинка, негде не было. Теперь же компания Porsche официально представила и раскрыла подробности карбоновых дисков.
Покупателю пока что доступны только 20″ карбоновые диски (с креплением по центру). В основе таких лежит изготовление по технологии плетения углеродного волокна, в качестве материала использовался армированный карбоновый пластик, более известный как CFRP. Благодаря использованию такой технологии и современных материалов, позволило облегчить колеса на 8,5 кг (это порядка 20% в сравнении с предыдущими стандартными колесами производителя). Эта же технология позволила усилить колеса на тех же 20%, в сравнении с аналогами.Как утверждает производитель, на изготовление одного такого колеса Porsche нужно было 8 метров квадратных специальной ткани с углерода. Сам процесс изготовления производитель не рассекретил, но дал понять, что достаточно сложный и требует немалых затрат времени. Для плетения используется самая большая и уникальная в мире машина, её диаметр составляет около 9 метров.
Начало производства карбонового диска Porsche со сборки самой основы, точней её плетения. Далее, полученный каркас пропитывают специальной смолой и закаляют под большой температурой и высоким давлением. После чего в течении длительного времени карбоновые диски охлаждаются. Последний штрих, для дополнительной защиты – это нанесение прозрачного лака.
Как уже многие отметили, компания Porsche первая в мире автомобильная компания, которая взялась за производство и серийный выпуск карбоновых дисков, так как технология очень тяжелая. Все же есть огромные преимущества выпуска таких колес, за счет технологии плетения, если сравнивать с более привычным методом пропитки углеродной ткани. Именно за счет плетения увеличивается плотность, структура и жесткость дисков. Использование необычного материала привело к минимизации отходов в процессе производства карбоновых дисков.
Видео обзор карбоновых дисков от Porsche:
Колесные диски из карбона
Использовать легкосплавные колесные диски в автомобильной промышленности начали не так давно. Долгое время алюминиевые и магниевые диски были уделом авиационной техники. Понятно, что деталь, изготовленная из алюминия, не может обладать хорошим запасом прочности, тогда как магниевые сплавы остаются слишком дорогими. Сейчас, благодаря развитию технологий, появилась возможность изготовлять легкие и прочные детали из материалов нового поколения, являющихся композитами. Самым перспективным из таких материалов считается карбон.
Компания Carbon Revolution, базирующаяся в Австралии, недавно представила новый продукт – автомобильные колесные диски, выполненные из карбона. Отметим, что каждый такой диск является монолитной деталью, а не составной конструкцией, что обеспечит автовладельцу необходимую безопасность. Главное, что карбоновые диски получаются на 40-50 процентов легче, чем их аналоги из более доступных материалов. При эксплуатации карбоновых колесных дисков расход топлива снижается на 2-4% (согласно подсчетам Carbon Revolution).
Настоящая технологическая революция
В австралийской компании считают, что если дизайн дисков разрабатывать совместно с автопроизводителем, то можно получить выигрыш в экономии топлива, равный 6-ти процентам. Ну а те карбоновые диски, которые существуют сейчас, выпускаются в двух типоразмерах – 19×8,5 (R19 W8,5) и 19×12. Жаль, что продукция Carbon Revolution не совместима с конструкцией автомобилей ВАЗ. Вес карбоновых дисков, несмотря на значительный диаметр, составляет 6,8 кг для первой модели и 7,9 кг для второй.
Представители Carbon Revolution не скрывают, что их продукция создавалась из расчета на то, что будет использоваться совместно с родстером Porsche 911. Диски, выпускаемые этой компанией, подходят для установки на некоторые модели спорткаров, но и только. В «гражданском» автомобилестроении, как мы знаем, типоразмер R19 используется редко. Так что, колесные диски из карбона сейчас остаются атрибутом дорогих автомашин, тех, которые не предназначены для ежедневных поездок.
На дорогах общего пользования
Карбоновые диски, о которых шла речь выше, пока прошли сертификацию не в каждой из стран. Но согласно выводам экспертов, продукция Carbon Revolution действительно соответствуют стандартам и требованиям, предъявляемым к колесным дискам дорожных авто. Отметим, что сертификация уже пройдена в Германии, а также в Объединенных Арабских Эмиратах. И можно надеяться, что рассмотренная технология получит свое развитие в будущем.