Przewodnik Renault: Włókno węglowe

Jako że około 80% podwozia wykonuje się z włókna węglowego, stało się ono nieodzownym materiałem dla wszystkich zespołów F1. Ekipa Renault przedstawia krótki przewodnik, z którego możemy dowiedzieć się więcej na temat tego cudownego materiału.

Co to jest włókno węglowe?
Włókno węglowe, albo używając pełnej nazwy, tworzywo wzmocnione włóknem węglowym, jest materiałem kompozytowym. Jest ono wytwarzane z długich włókien węgla grafitowego, połączonych żywicą epoksydową. Włókna są niewiarygodnie sztywne i mocne, natomiast żywica jest niesamowicie lekka i podatna na formowanie. Łącząc te dwa materiały otrzymujemy coś, co ma wysoce pożądane właściwości fizyczne.

Dlaczego zespoły F1 wykorzystują tak dużo włókna węglowego?
Po prostu dlatego, że zapewnia ono świetny współczynnik wytrzymałości i sztywności w stosunku do wagi. To pozwala bolidom spełnić niezwykle wyśrubowane wymogi dotyczące struktury auta, a ponadto są one bardzo lekkie. Tworząc jak najlżejsze bolidy (przy uwzględnieniu limitu minimalnej wagi), możemy idealnie dopasować rozkład masy, co w rezultacie poprawia osiągi na torze.

Czy ma ono jakąś inną przewagę nad stalą?
W bardzo efektywny sposób absorbuje energię. Metale, takie jak stal, mają tendencję do pochłaniania energii poprzez wyginanie lub rozciąganie, lecz włókno węglowe jest inne, ponieważ łamie się na mnóstwo drobnych fragmentów podczas uderzenia. To absorbuje znacznie więcej energii i w przeciwieństwie do stali, powoduje uszkodzenia w pobliżu strefy uderzenia.

Czy to prawda, że włókno węglowe musi być trzymane w zamrażarce przed użyciem?
Tak, to prawda. Żywica we włóknach zaczyna twardnieć, kiedy jest narażona na działanie temperatury - nawet temperatury pokojowej. Dlatego właśnie materiał staje się niewiarygodnie twardy, kiedy wypiekamy go w wysokiej temperaturze w naszych autoklawach. Aby zapobiec przedwczesnej reakcji, materiał musi być przechowywany w ujemnych temperaturach.

Czy są różne rodzaje włókna węglowego?
Tak, jest wiele gatunków włókna węglowego. Wykorzystujemy około 30 różnych systemów kompozytowych w bolidzie, a każdy z nich jest zaprojektowany z myślą o specyficznej charakterystyce osiągów (jak odporność na wysokie temperatury). Włókna różnią się także pod względem grubości i wzoru, w zależności od wymagań każdego komponentu. Różne gatunki kosztują od 25 funtów za metr kwadratowy do ponad 200 funtów za metr kwadratowy!

Czy włókno węglowe może być łączone z innymi materiałami?
Tak, często łączymy włókno węglowe z aluminium o strukturze plastra miodu. Wykorzystujemy tę technikę przy budowaniu klatki przetrwania, ponieważ w znacznym stopniu zwiększa to sztywność strukturalną, podczas gdy waga wzrasta minimalnie. Ponadto stosowanie rdzenia o strukturze plastra miodu jest idealne dla rozpraszania energii podczas wypadku.

Czy włókno węglowe jest materiałem, z którym trudno się pracuje?
Tak i nie. Zapewnia ono dużą elastyczność podczas produkcji i jest użyteczne w przypadku formowania skomplikowanych kształtów w krótkim czasie. To istotne, kiedy musimy pilnować, aby usprawnienia aerodynamiczne trafiały do bolidu tak szybko, jak to tylko możliwe. Jednakże formowanie włókna węglowego jest wykonywane ręcznie i wymaga dużych umiejętności, a biorąc pod uwagę ilość części potrzebnych każdego roku, jest to dosyć pracochłonna czynność.

Źródło: RenaultF1.com