Жакетаева А.Т., студент 4 курса

ВКГТУ им. Д.Серикбаева, г.Усть-Каменогорск, РК

Применения углепластиков в автомобильных конструкциях в Казахстане

В настоящее время в Казахстане интенсивно развивается автомобилестроение. Построено 3 завода по сборке автомобилей. При этом применяются новые технологии. В перспективе запланировано строительство еще одного завода с полным циклом изготовления кузова. Мировой опыт развития технологий кузовного производства показал, что развивается направление, связанное с применением высоких технологий и новых материалов. Одним из них является углепластик.

Настоящая статья посвящена перспективам применения углепластиков в автомобильных конструкциях. Известно, что углепластики (или карбон, карбонопластики, от «carbon», «carbone» — углерод) представляют собой полимерные композиционные материалы из переплетённых нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных (например, эпоксидных) смол. Рассмотрим основные свойства углепластиков. Они отличаются высокой прочностью, жёсткостью и малой массой, зачастую прочнее стали, но при этом имеют меньший удельный вес. Основная составляющая часть углепластика — это нити углерода. Такие нити очень тонкие (примерно 0,005-0,010 мм в диаметре), сломать их очень просто, а вот порвать достаточно сложно (рис.1).

Рис 1. Строение углеволокна

Основным преимуществом углепластика являются его высокая прочность при небольшом весе. По плотности карбон легче стали на 40% и легче алюминия на 20%, а по прочности не уступает большинству металлов и сплавов. Следует отметить одно из немаловажных преимуществ углепластика - внешний вид материала. Он смотрится очень красиво, иметь изготовленные из него высокотехнологичные изделия престижно. В целом эти факторы обусловили рост его популярности.

В частности, из карбона такие изготавливают элементы кузова, как капоты, бамперы, спойлеры, корпуса зеркал, трубы, пластины и многое другое. Это позволяет снизить металлоемкость, а самое важное – снизить массу автомобиля в целом. Кроме того, карбон применяется в интерьере автомобиля: ручка переключателя КПП, вставки на руле, элементы декоративных облицовочных панелей и т.д. Такой «тюнинг» корректнее называть стайлингом по причине стремления придать более привлекательный внешний вид, чем стремление реально снизить вес автомобиля. Тем не менее, такие изменения прибавят автомобилю индивидуальности и стиля. Отмечено, что в угоду моде фирмы-изготовители автомобилей высшего класса (известные «элитные» марки автомобилей премиум сегмента) также стали применять в дизайне салона карбоновые элементы.

Рассматривая перспективы широкого применения карбона в автомобильной промышленности, следует отметить к этому следующие предпосылки. Основным преимуществом углепластиков для автомобильной промышленности и экономики в целом является их легкость. Это позволит снизить массу автомобиля и тем самым повысить экономию топлива. Более высокая прочность углепластиков позволяет реализовать более высокую жесткость элементов конструкции и кузова, в частности, по сравнению с аналогичными изделиями из высокопрочной стали и менее прочных алюминиевых сплавов. Кроме того, свойства углепластиков позволяют дизайнерам создавать высокотехнологичные элементы конструкции со сравнительно высокими эксплуатационными свойствами, которые было бы невозможно или нерационально изготавливать из металлов и сплавов.

При всех своих положительных сторонах у карбона есть свои недостатки. В частности, под действием солнечных лучей он подвергается выцветанию и, впоследствии, поверхность детали может поменять оттенок. Если деталь из карбона будет механически повреждена, то восстановлению она уже не подлежит, такую деталь необходимо менять на работоспособный аналог. Однако, одним из главных недостатков карбона является его стоимость. На данный момент не каждый автолюбитель может позволить себе приобрести автомобиль с деталями из высокотехнологичных материалов либо осуществить тюнинг его элементов с применением карбона. В целом массовый потребитель в настоящее время не готов доплачивать за применение в конструкции серийного автомобиля изделий из карбона.

Материалы из углепластика уже достаточно широко используется в такой нише автомобилестроения как автомобильный тюнинг, но в Казахстане развитие этой сферы отстает. Применение углепластиков сравнительно мало, цена изделий из углепластиков для тюнинга относительно высока. Чтобы снизить цену на детали из углепластиков, необходимо расширять сферу применение углепластиков в целом. Следует внедрять углепластики в нашу повседневную жизнь, расширяя и совершенствуя сферу их применения. В том числе в смежных отраслях экономики (машиностроении, приборостроении, авиации, в сфере обслуживания и ремонта, а также в социально ориентированных отраслях – медицине, социальной защите, товары для детей и т.д.). При этом сработают законы экономического развития – с расширением потребительского спроса на изделия из углепластиков произойдет повышение объемов производства материала и снижение его себестоимости.

Основным сырьем для углепластиков являются углеводороды. В ближайшее время их недостатка в Казахстане не предвидится. Для инновационного развития промышленного сектора Казахстана на основе более широко использования технологий, связанных с углепластиками, есть все предпосылки – в наличии недорогая электроэнергия, достаточно водных ресурсов, имеется большая территория для размещения промышленных объектов. В Казахстане достаточно высоко квалифицированной рабочей силы. При этом государство созданы все условия на законодательном уровне для трансферта инноваций и приоритетного развития высоких технологий, направленных на глубокую переработку сырья и отход от экспорта сырьевой направленности. Поэтому, нам как юным специалистам следует активно помогать Родине, развивать нашу промышленность, тем самым обеспечивая независимость и благополучное будущее нашей страны. Нам следует шагать в ногу со временем, развивая машиностроение и смежные с ней отрасли в Казахстане, в частности, производство углеволокна, углетканей и изделий из них, и на этой основе вывести нашу Родину в число передовых стран в мире.