Композиты против стали

Композиты против стали

Производство стали началось тысячи лет назад, в то время как первые композиты, изготовленные из армированных волокон, появились только в прошлом веке. Но старше не значит лучше. Хотя сталь имеет своё место, композиты являются идеальным материалом для многих применений.

Сталь — один из наиболее часто используемых металлов в мире. Но он сталкивается с жесткой конкуренцией со стороны  композитов, которые все чаще заменяют сталь в различных областях применения — от автомобильных деталей до настилов мостов.

Композиты обладают рядом преимуществ перед сталью:

- Композиты легче стали — кубометр литой стали весит примерно 7,8 тонн. В зависимости от состава материала, композиты могут быть на 70 % легче.

- Композиты невероятно прочны — они могут быть изготовлены по индивидуальному заказу для повышения прочности в критических зонах, таких как места, которые могут изгибаться или изнашиваться.

В случае со сталью, если требуется большая прочность, нужно добавить больше металла, что увеличивает вес.

- Композиты устойчивы к коррозии — при наружном применении выдерживают суровые погодные условия и резкие перепады температур.
Сталь легко ржавеет без покраски или цинкования. Ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют более 5 % ВВП России.

- Композиты не проводят ток — металлы вроде стали проводят электричество, а композиты являются отличными изоляторами: не реагируют на электрическое поле и обладают высоким сопротивлением.

- Композиты обеспечивают консолидацию деталей — одна деталь из композитов может заменить целую сборку металлических деталей, оптимизируя производство и сокращая время.

Композиты против алюминия

Алюминий лёгкий, прочный и устойчивый к коррозии — свойства, которые он разделяет с композитами.

В некоторых решениях, например в самолётостроении, оба материала используются вместе. Например, в Boeing 787 половина конструкции фюзеляжа сделана из композитов, что позволило снизить вес самолёта на 20 % по сравнению с обычными алюминиевыми конструкциями.

Дополнительные преимущества композитов перед алюминием:

- Композиты превосходно справляются с нагрузками на растяжение, уменьшая усталость и затраты на обслуживание. Алюминий подвержен растяжению.

- Композиты позволяют создавать цельные конструкции (например, крыло или лопасть), снижая затраты на обслуживание за счёт отсутствия крепежа и соединений.

- Композиты обеспечивают точное распределение веса (как в бейсбольных битаках) — алюминий в этом плане менее точен.

- Композитные материалы прочны и гибки — лыжные палки из композитов обычно гибче и долговечнее алюминиевых; они значительно сгибаются, не ломаясь.

- Композиты поглощают вибрации — рассеивают энергию ударов, делая их подходящими для креплений и стелек спортивной обуви, в то время как алюминий этого не делает.

Композиты против дерева

Древесина — универсальный материал, но требует много ухода. Композитные материалы, напротив, гораздо долговечнее.

Недостатки древесины: уязвимы к вредителям, влаге и деформации.

Преимущества композитов:

- Долговечны — композитные лодки при регулярном уходе служат более 50 лет, в то время как деревянные требуют постоянного обслуживания.

- Стабильны по размерам — не меняют форму при изменениях температуры и влажности. Дерево набухает и сжимается.

- Не требуют особого ухода — палубу из композитов можно просто помыть, в то время как деревянные нужно шлифовать, красить и проверять на гниль.

- Лёгки в транспортировке и установке — особенно выгодно для удалённых объектов (например, опоры электроинфраструктуры).

- Устойчивы к вредителям — не привлекают термитов, жуков и других вредителей, как дерево.

Композиты против гранита

Гранит массивен, и его вес вызывает сложности. Лёгкие композиты выдерживают удары и не утяжеляют конструкцию.

Применение гранита: столешницы, бордюры, но есть недостатки: пористый — легко окрашивается, скрывает бактерии, требует ухода, очень тяжёлый — требует много опор.

Современные композиты (также называемые искусственным камнем или литым полимером) предлагают:

- Непористость — более гигиеничны, не скрывают бактерии и легко выдерживают дезинфицирующие средства; гранит пористый и требует герметизации.

- Простоту в уходе — композиты не требуют герметиков или спецсредств, тогда как гранит нужно ежегодно покрывать герметиком.

- Более низкую цену — раковины из гранита стоят в 5–10 раз дороже, требуют профессиональной установки; композитные легче установить самостоятельно.

- Бесконечные варианты дизайна — формы и цвета композитов практически не ограничены, а гранит имеет ограниченные цветовые решения и требует тщательного подбора и обработки.

- Термостойкость — композиты сохраняют целостность при высоких температурах, гранит же может расколоться от горячего.

Композитные материалы уже не те, что раньше — и это хорошо!

Вернуться к списку статей →