比起常用的金属和塑料管,碳纤维管具有重量轻、强度高、不生锈、耐腐蚀、热膨胀系数低、使用寿命长等特点。碳纤维管的主要成型工艺有缠绕成型、模压成型、挤拉成型、卷管成型四种,本文就由江苏博实小编来诶大家介绍一下碳纤维管的卷管工艺和应用。
卷绕预浸料碳纤维管通过使用斜纹碳纤维预浸料或单向预浸料层层卷绕在金属芯轴上,然后经高温固化而成。在此过程中,国内的碳纤维零部件制造商智上新材料科技主要通过两个方面对管材进行质量管控:一是确保金属芯轴的尺寸一定要准确合适,因为碳纤维预浸料是缠绕在芯轴的外侧,芯轴本身的外径需要与其制造的碳纤维管的内径相匹配;二是精心设计卷绕碳纤维复合材料预浸料的铺层方案,缠绕在芯轴上的碳纤维预浸料的层数和厚度决定了碳纤维管的外径,编织碳纤维预浸料的纤维在 0°轴(管的长度向下)和 90°轴(围绕管的圆周)定向,这些铺层为管材增加了所谓的箍强度,使其不易受到挤压或爆裂力的影响,而 0°轴上的单向预浸料主要能提高管材的纵向刚度。
正因为铺层方案对管材的具体性能有直接影响,所以可以通过着重通过改变碳纤维预浸料的叠层,或通过交替单向碳纤维预浸料的方向,对碳纤维管材成品的性能进行调整,使之能够更好地达到应用需求。例如,用于传动轴的管材需要应对扭转力,因此碳纤维单向带铺层时可以离轴对齐,以±45°这样的方式更好地应对这些扭转力。
采用卷绕预浸料方式制作的碳纤维管非常适合需要高弯曲刚度和轻量化应用的配套设备,如自动化机械辊轴、机器人手臂、设备伸缩杆和无人机部件等。此外,这些管材在制作时可根据需要选择高模量和超高模量碳纤维材料,也可选择一些特殊的外层织物进行包覆。