Углеродное волокно набирает популярность при создании велосипедов, самолетов и даже некоторых автомобилей, поскольку оно одновременно прочное и легкое. Хотя изделия из углеродного волокна часто довольно дороги, вы можете изготавливать некоторые изделия из углеродного волокна в домашних условиях за небольшую часть от цены традиционных розничных продавцов. Вам просто нужно создать хорошую форму, нанести углеродное волокно и закончить деталь, когда она высохнет.
Шаги
Метод 1 из 4: создание хорошей поверхности
Шаг 1. Найдите подходящую форму
Прежде чем вы сможете начать делать что-то из углеродного волокна, вам понадобится форма. Форма придает углеродному волокну желаемую форму. Вы можете купить формы в Интернете или в других магазинах. Детали из углеродного волокна популярны в автомобильной и мотоциклетной промышленности, и вы часто можете купить формы у поставщиков.
В некоторых случаях вы можете использовать оригинальную деталь в качестве формы для изготовления детали из углеродного волокна. Это не сработает, если деталь повреждена
Шаг 2. При работе с углеродным волокном надевайте соответствующие средства защиты
Как минимум, вы должны носить защитные перчатки, очки и маску для лица. Это снаряжение поможет предотвратить вдыхание потенциально смертельных паров или поглощение вредных растворителей через кожу. Помимо снаряжения, работайте в относительно хорошо вентилируемом помещении, чтобы избежать чрезмерного скопления газа.
Шаг 3. Готовим форму
Перед тем, как продолжить, на форму следует опрыскать материалом, который позволяет детали отделиться от формы после ее завершения. Эти материалы обычно представляют собой специальный тип воска, который не мешает процессу отверждения детали. Вы можете заказать смазку для форм в Интернете или купить ее у продавца углеродного волокна.
Не следует путать воск со смолой. Воск образует прослойку между формой и смолой и не затвердевает
Шаг 4. Обрызгайте внутреннюю часть смолой
Для достижения наилучших результатов убедитесь, что все уголки и щели формы полностью пропитаны смолой. В зависимости от размера формы вам может потребоваться несколько банок со смолой. Это создаст поверхность, необходимую для нанесения углеродного волокна.
В отличие от воска, смола затвердевает и удаляется из формы как часть детали из углеродного волокна
Метод 2 из 4: Укладка углеродного волокна
Шаг 1. Нанесите ткань из стекловолокна
Быстро вдавите листы ткани из углеродного волокна в форму. Как и при нанесении смолы, убедитесь, что вы полностью покрыли все части внутренней формы волокнистой тканью. Если есть особенно маленькие углы или углы, вы можете подумать о том, чтобы вдавить волокнистую ткань в щели с помощью отвертки или другого небольшого инструмента.
Шаг 2. Добавьте дополнительную смолу
Обрызгайте внутреннюю часть формы большим количеством смолы. Волокнистая ткань должна быть полностью пропитана смолой. Это то, что связывает волокна ткани вместе и придает углеродному волокну прочность.
Шаг 3. Упакуйте форму
Чтобы избежать попадания грязи и пыли в смолу, а также чтобы волокнистая ткань лучше прилегала к форме, вы можете поместить форму в пакеты. Это означает, что над формой помещается пакет с вакуумной насадкой. Затем воспользуйтесь вакуумным насосом (или, в случае грубой версии, пылесосом), чтобы всасывать мешок. Это также поможет смоле быстрее высохнуть.
Шаг 4. Нагрейте углеродное волокно
Нагревание детали из углеродного волокна ускорит процесс отверждения. Вы должны нагреть деталь до температуры от 250 ° F (121 ° C) до 350 ° F (177 ° C) в течение нескольких часов. В качестве альтернативы можно дать детали более медленное высыхание без нагрева. Обычно это занимает не менее 24 часов.
- Большинство смол не отверждаются при температуре ниже 60 ° F (16 ° C).
- Не стоит вылечивать деталь в кухонной плите. Испускаемые пары ужасно пахнут и ядовиты. Для процесса отверждения вам понадобится автоклав или другой источник тепла.
Метод 3 из 4: Завершение детали
Шаг 1. Нанесите еще как минимум три слоя смолы
Эти слои смолы предназначены для улучшения внешнего вида детали, а не для ее прочности или функциональности. Дайте каждому слою смолы застыть перед нанесением следующего слоя. Это может занять от нескольких минут до часов, но вы сможете сказать, потому что смола станет липкой (липкой), когда она будет готова к нанесению следующего слоя.
Шаг 2. Отшлифуйте верхний слой смолы
После того, как вы нанесли от трех до семи слоев смолы, пора ее отшлифовать. Вы должны отшлифовать любые дефекты смолы, такие как частицы пыли или неровные поверхности. Будьте осторожны, чтобы не пропустить через смолу, если вы шлифуете волокна под ней, вы разрушите деталь.
Шаг 3. Отполируйте деталь
После того, как вы отшлифовали дефекты смолы, вы можете отполировать ее. Вы можете купить полироль, подходящий для вашей смолы, в том же магазине, где вы приобрели смолу. Нанесите лак чистой мягкой тряпкой и вытрите другой чистой мягкой тряпкой. Это придаст детали красивый блеск.
Шаг 4. Осмотрите деталь из углеродного волокна со всех сторон
Убедитесь, что на детали нет трещин и других деформаций. Если деталь повреждена, вам придется начинать заново и делать другую деталь. Если вы не видите недостатков, можете использовать деталь.
Метод 4 из 4: создание углеродных волокон на заводе
Шаг 1. Растворить прекурсор
Прекурсор - это материал, который вы используете для изготовления углеродного волокна. Почти все углеродное волокно состоит из предшественника полиакрилонитрила. Вам следует растворить полиакрилонитрил в органическом растворителе, таком как диметилсульфоксид.
Шаг 2. Отжать полимер
После растворения прекурсора его помещают в ванну для коагуляции. Затем пропустите слякоть через фильеру. Материал проталкивается через мелкие отверстия фильеры, образуя длинные пряди.
Шаг 3. Добавьте кислород
Кислород необходим для сшивания полимеров и повышения их пригодности для волокон. Чтобы окислить пряди, нагрейте их в печи для окисления при температуре от 200 ° C (392 ° F) до 300 ° C (572 ° F). Во время этого процесса вы должны поддерживать соответствующий воздушный поток, чтобы не загореться пряди.
Шаг 4. Пиролиз полимерных цепей
После окисления пряди необходимо нагреть в бескислородной среде. Поскольку кислорода нет, пряди не горят. Вместо этого они проходят процесс, называемый пиролизом, который удаляет почти все примеси, такие как органические растворители. Используются серии печей для пиролиза с диапазоном температур от 700 ° C (1,292 ° F) до 1 500 ° C (2,730 ° F).
Шаг 5. Обработайте волокна
Пиролиз оставляет вам нити из углеродного волокна. Перед отправкой клиентам или перерабатывающим предприятиям нити необходимо обработать. Это включает в себя травление волокон кислотой, например азотной кислотой. После травления (называемого обработкой) на волокно наносится покрытие в процессе, называемом проклейкой. Покрытие увеличивает размер волокон и делает их более прочными для обработки и использования клиентами.
