碳纖維(wei)管，也稱之為(wei)碳管和(he)碳纖管，由碳纖維(wei)材料和(he)特殊的復(fu)合(he)樹脂構(gou)成。廣泛應用于無人飛行(xing)器(qi)、旋(xuan)轉(zhuan)軸、滾軸、醫(yi)療設備、運動器(qi)材、高端(duan)相(xiang)機滑軌等支撐設備，是高端(duan)工業領(ling)域(yu)用于替代金屬管的輕質材料之一。
工(gong)藝上的(de)差異
碳纖(xian)(xian)維(wei)管通常通過拉擠、纏繞(rao)和卷(juan)繞(rao)制成(cheng)(cheng)。這些工藝(yi)各(ge)有優缺點:拉擠成(cheng)(cheng)型容易實(shi)現纖(xian)(xian)維(wei)連(lian)續性(xing)，但(dan)不能(neng)實(shi)現纖(xian)(xian)維(wei)角度(du)(du)的任何變化；卷(juan)繞(rao)過程(cheng)可以(yi)根(gen)據產品(pin)的受(shou)力狀(zhuang)態(tai)設計卷(juan)繞(rao)規則，可以(yi)充(chong)分發揮纖(xian)(xian)維(wei)的強度(du)(du)，最大限度(du)(du)地保(bao)證管材(cai)所需的結構性(xing)能(neng)，但(dan)卷(juan)繞(rao)成(cheng)(cheng)型適應性(xing)小，任何結構形式的產品(pin)，尤其是凹面產品(pin)，卷(juan)繞(rao)時都不會因(yin)纖(xian)(xian)維(wei)附著(zhu)在芯模表面而架空，無法卷(juan)繞(rao)；軋制過程(cheng)具有高度(du)(du)的機械(xie)自(zi)動化。成(cheng)(cheng)品(pin)管的強度(du)(du)高于拉擠工藝(yi)。成(cheng)(cheng)品(pin)管的外觀也(ye)可以(yi)制成(cheng)(cheng)3k編織線。應用(yong)范圍更廣，成(cheng)(cheng)本相對較高。
材(cai)料選擇(ze)
由于碳(tan)纖維(wei)管的強度由碳(tan)纖維(wei)材料決定，所以用(yong)于制造(zao)碳(tan)纖維(wei)管的碳(tan)纖維(wei)材料的質量尤其(qi)重要。
來源(yuan)于日本東麗、臺(tai)塑等(deng)全(quan)球頂級(ji)碳(tan)(tan)纖維(wei)生產廠家的(de)(de)產品品質可信賴，不一樣系列產品的(de)(de)碳(tan)(tan)纖維(wei)碳(tan)(tan)絲物理性(xing)(xing)能(neng)和(he)成(cheng)本費差別也(ye)挺大(da)，最后(hou)決策了碳(tan)(tan)纖維(wei)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)和(he)價(jia)錢(qian)。此外(wai)，樹(shu)脂(zhi)的(de)(de)選擇(ze)也(ye)不容忽視(shi)。 樹(shu)脂(zhi)的(de)(de)主要作(zuo)用(yong)是粘(zhan)結碳(tan)(tan)纖維(wei)，分配(pei)碳(tan)(tan)纖維(wei)間的(de)(de)載(zai)荷，保(bao)護碳(tan)(tan)纖維(wei)免(mian)受環境(jing)影響，樹(shu)脂(zhi)基質的(de)(de)選擇(ze)應遵循易硬(ying)化、粘(zhan)結力強、收(shou)縮性(xing)(xing)低、力學性(xing)(xing)能(neng)好等(deng)原則。
芯模材料
不(bu)同材(cai)質的(de)(de)芯模(mo)對管(guan)材(cai)的(de)(de)表面精度和(he)性能(neng)有(you)一定的(de)(de)影(ying)響。某些中(zhong)低端碳纖(xian)維管(guan)是(shi)由丙烯酸乳液、碎(sui)石子、木(mu)料(liao)(liao)、玻(bo)纖(xian)增強塑料(liao)(liao)等(deng)原材(cai)料(liao)(liao)做(zuo)(zuo)成的(de)(de)盤繞芯軸，但這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)原材(cai)料(liao)(liao)要不(bu)無法抵御150℃左(zuo)右的(de)(de)干固溫度，要不(bu)技術水平過度不(bu)光滑，沒法做(zuo)(zuo)成高品質的(de)(de)碳纖(xian)維管(guan)。相比之下，鋼(gang)和(he)硬(ying)(ying)鋁(lv)是(shi)兩種(zhong)(zhong)常(chang)見的(de)(de)芯模(mo)材(cai)料(liao)(liao)。鋼(gang)的(de)(de)密(mi)度和(he)硬(ying)(ying)度高于硬(ying)(ying)鋁(lv)，但鋼(gang)的(de)(de)熱(re)膨脹系(xi)數(shu)低于硬(ying)(ying)鋁(lv)。高性能(neng)碳管(guan)需要高溫固化，環氧樹脂體系(xi)的(de)(de)固化溫度可達170℃。在這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)情況下，硬(ying)(ying)鋁(lv)熱(re)膨脹產生的(de)(de)固化內壓(ya)可以很好(hao)地提高碳管(guan)的(de)(de)密(mi)度和(he)機械性能(neng)。
繞阻設計方(fang)案參數
在卷(juan)(juan)(juan)(juan)繞成(cheng)型中，卷(juan)(juan)(juan)(juan)繞薄厚、卷(juan)(juan)(juan)(juan)繞視角(jiao)和卷(juan)(juan)(juan)(juan)繞視角(jiao)次序對(dui)碳纖(xian)(xian)方管的(de)(de)性能(neng)有(you)(you)(you)(you)挺大(da)危害(hai)。例如(ru)，當碳纖(xian)(xian)維管應用于(yu)諸如(ru)傳動(dong)(dong)軸(zhou)的(de)(de)產品(pin)時(shi)(shi)，橫截(jie)面需(xu)要(yao)相對(dui)運動(dong)(dong)，軸(zhou)向(xiang)為0度(du)的(de)(de)鋪層(ceng)(ceng)可以減少橫截(jie)面之間的(de)(de)相對(dui)運動(dong)(dong)；45合股(gu)有(you)(you)(you)(you)助于(yu)提(ti)高軸(zhou)的(de)(de)抗(kang)扭(niu)(niu)性。90度(du)簾布層(ceng)(ceng)在初始扭(niu)(niu)轉狀態下可以抵抗(kang)剪切應力(li)。當扭(niu)(niu)矩較大(da)時(shi)(shi)，扭(niu)(niu)轉承載力(li)降低，但(dan)是(shi)卷(juan)(juan)(juan)(juan)繞過程(cheng)不能(neng)卷(juan)(juan)(juan)(juan)繞0度(du)簾布層(ceng)(ceng)。因此，增加接(jie)近45度(du)和90度(du)的(de)(de)鋪層(ceng)(ceng)角(jiao)比例有(you)(you)(you)(you)利于(yu)提(ti)高碳纖(xian)(xian)維管的(de)(de)扭(niu)(niu)轉強度(du)。同樣，纏繞厚度(du)和纏繞角(jiao)度(du)的(de)(de)順序對(dui)碳纖(xian)(xian)維管材性能(neng)的(de)(de)影(ying)響也有(you)(you)(you)(you)相應的(de)(de)變化規律。
從(cong)理論上講(jiang)，碳纖維(wei)(wei)管(guan)(guan)比(bi)傳統金屬管(guan)(guan)具(ju)有更大(da)的(de)性(xing)能(neng)優(you)勢(shi)，如(ru)高強度、耐(nai)腐蝕、低熱膨脹系數、抗(kang)蠕變(bian)、自潤滑(hua)、抗(kang)疲勞、壽命長、吸能(neng)和抗(kang)震等。最(zui)重(zhong)要的(de)是，碳纖維(wei)(wei)管(guan)(guan)密(mi)度小，重(zhong)量輕，與相同的(de)鋼管(guan)(guan)相比(bi)，可以減輕80%以上的(de)重(zhong)量。然(ran)而，從(cong)應用情況來看，碳纖維(wei)(wei)管(guan)(guan)能(neng)否真正體現(xian)上述性(xing)能(neng)優(you)勢(shi)，取(qu)決于實際生產中的(de)諸多技術因素。
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