Karbonová vlákna F1,Formule 1, construct, konstrukce, grand prix | Constructors F1

etina English Rusky

Karbonová vlákna F1,Formule 1, construct, konstrukce, grand prix | Constructors F1 Constructors F1

Karbonová vlákna

M.Horváthová | 30.3.05 | Skelet

V sedemdesiatych rokoch sa v konštrukcii používal najmä hliník, no ten nemal dostatočnú pevnosť – nebol odolný voči prítlaku. Tak tento neželezný kov bol nahradený kompozitmi – karbónovými vláknami.

Pevnosť vlákna je vždy významne väčšia než pevnosť rovnakého materiálu v kompaktnej forme. Príčinou je:
- malý priečny prierez vlákien
- prednostné nasmerovanie pevných kovalentných medziatómových väzieb v smere podĺžnej osy vlákna

Najväčší modul pružnosti majú vlákna s kovalentne viazanými atómami, u ktorých sú najhustejšie obsadené roviny kryštalickej mriežky orientované paralelne s osou vlákna. Také vlákna sú silno anizotropné, tj. ich vlastnosti v smere osy a kolmo na ňu sa významne lísia.

zvětšit
Obr. 01

KARBÓNOVÉ VLÁKNA
Vyrábajú sa z vlákien polyakrylonitrilu (PAN) alebo z mezofázových smôl, upravených zbytkov po destilácii ropy. Najviac sa používa výroba z vlákien polyakrylonitrilu (PAN).

Teoretická pevnosť grafitového monokryštálu namáhaného ťahom v smere rovnobežnom s bazálnymi rovinami činí asi 100 GPa a teoretický modul pružnosti v ťahu zhruba 1000 GPa.

Vysoká pevnosť a tuhosť aromatických rovín je využitá v uhlíkových vláknach, ak roviny sledujú smer rovnobežný s pozdĺžnou osou vlákna.

Vysokú pevnosť vlákien (dnes až 7000 MPa) zaručujú jemné mikrokryštály a minimálne množstvo defektov medzi nimi. Rozmery mikrokryštálov uhlíkových vlákien z PAN je možno rozdeliť do troch etáp:
1. pri teplotách 220 až 300 ?C, za pôsobenia ťahového napätia a v oxidačnom prostredí je PAN vlákno stabilizované. Vlákno pri tejto etape zčernie a stane sa netaviteľným.
2. pri teplotách od 1000 do 1500 ?C vo vlákne prebehne karbonizácia (odstráni sa vodík a zníži obsah dusíku a kyslíku, 80 až 95 % hmoty troví uhlík). Vlákno dosiahne maximálnu pevnosť v ťahu)
3. pri teplotách od 1800 do 3000 ?C prebehne tzv. grafitizácia. Zvýši sa obsah uhlíku a umožní sa vznik dokonalejších mikrokryštálov.

zvětšit
Obr. 02 - Grafitická štruktúra pre PAN-základ karbónového vlákna s 400 GPa

VLASTNOSTI:
- modul pružnosti výrazne menší, na úrovni hodnôt polykryštalického grafitu
- krehkosť – vyššia krehkosť vlákien sa prejavuje i pri ohybe
- pri ohreve sa vlákno skracuje
- dobrá až veľmi dobrá tepelná vodivosť
- dobrá elektrická vodivosť

zvětšit
Obr. 03

zvětšit
Obr. 04

zvětšit
Obr. 05

POUŽITIE V F1: Momentálne sú karbónové vlákna veľmi využívaným materiálom v F1. Má vysokú pevnosť, odolnosť, žiaruvzdornosť a ku všetkému je ešte aj ľahký. Zvyčajne prvou časťou auta, ktorá sa vyrába je šasi. Na dosiahnutie hrúbky 1 mm uložíme tri až štyri vrstvy karbónových vlákien. Tiež sa používajú na výrobu bŕzd – vyššia účinnosť. Volant – vyrába sa z karbónových vlákien, titánu, hliníka, ocele, gumy a plastov. Takisto sa z karbónových vlákien vyrábajú sedadlá, prilby...

Monika Horváthová

Štítky

 


Konstrukce formule F1

Klikněte na část, která vás zajímá

Formule Zadní kolo Brzdy Svtla Zadní závs kol Zadní kídlo Podvozek Výfuk Válce Kamery Skelet Sedadlo Pední kolo Volant Zrcádko Pední závs kol umák Pední kídlo

Do dalšího závodu Formule 1 zbývá

Kalendáře GP F1

Copyright © (2017) Copyright © (2011) Constructorsf1.com