常见的碳纤维管状轮廓形状是正方形,矩形和圆形。矩形和方形轮廓通常被称为“箱梁”。碳纤维箱梁为结构提供了出色的刚性,并模拟了两个平行的I型梁。
碳纤维管应用
任何重量至关重要的应用,切换到碳纤维将是有益的。以下是碳纤维管常见的一些用途:
航空梁和翼梁、箭头轴、自行车管、皮划艇桨、无人机轴
制造碳纤维管中空复合结构可能难以制造。这是因为压力需要应用于层压板的内侧和外侧。通常,具有连续轮廓的碳纤维管通过拉挤或长丝缠绕来制造。
拉挤管是迄今为止制造连续复合型材的成本效益的方法。当拉挤中空管时,需要“浮动心轴”。镀铬钢棒牢固地固定在原料进入模具侧面的适当位置。
安装硬件足够远,在浸入的纤维进入模具时不会干扰浸渍的纤维。心轴和模具之间的空间将决定碳纤维管的壁厚。拉挤碳纤维管允许生产几乎任何长度的管道。管的运输通常是长度的限制。在拉挤成型中,大多数纤维将沿着管的方向运行。这产生了一个具有很大刚度的管,但没有太多的箍强度或横向强度。
长丝缠绕碳纤维管
为了提高各个方向的强度和性能,长丝缠绕是生产碳纤维管的有效方法。长丝缠绕管具有成本效益,具有优异的性能,但限制是基于绕线机的长度。
其他制造工艺
拉挤和长丝缠绕虽然是常见的,但并不是制造碳纤维管的方法。膀胱成型,压缩成型,真空注入和高压釜加工都是制造碳纤维管的方法。每个人都有自己的优势和劣势。
碳纤维管的理化特性:
碳纤维管具有强度高,命长、耐腐蚀,质量轻、低密度等优点,广泛应用于风筝、航空模型'飞机、灯用支架、PC设备转轴、蚀刻机、、体育器材等机械设备。尺寸稳定、导电、导热热膨胀系數小、自润滑和吸能抗震等一系列优异性能具有高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等。缺点是具有导电性(cm一1.5*10-3) ,优点是有非常好的抗张强度(如以1 2000细丝数单位计算,其抗张强度为kg/mm2-400)。
用于碳纤维管生产方面的碳纤维含量多少,直接决定其力学性能表现和价值。碳纤维管具有质轻、实抗拉强度高的特点,但在使用时应特别注意防电。
碳纤维管的制作方式不同,生产出来的产品数据也大不一样。以T700碳纤维和树脂为原料采用缠绕成型工艺制作出的碳纤维管为例,采用规格为1.6毫米厚度内径50毫米长度为500毫米的碳纤维管进行检测可以发现碳纤维管平均抗压强度能够达到230MPa,超过载荷后会发生脆性破坏,基体的强度决定了碳纤维管的强度。
在进行碳纤维管的拉伸强度实验发现,碳管能够承受800MPa以上的拉伸强度,应变0.03,碳管的抗拉伸性能非常出色。
和钢材料管对比,碳纤维管的拉伸强度优势是非常明显的,而且重量能轻50%左右,但是碳管具有的脆性限制了其性能和应用,在受到撞机和压力破坏下本身的刚度会产生严重下降,韧性不足是碳纤维复合材料缺点。