碳纤维---中高端机械设备轻量化的理想材料

碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、建筑加固、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴、球棒等体育领域。

碳纤维广泛应用在工业与民用建筑物、铁路公路桥梁、隧道、烟囱、塔结构等的加固补强。产品具有密度小,强度高,耐久性好,抗腐蚀能力强,可耐酸、碱等化学品腐蚀,柔韧性佳,应变能力强的特点。用碳纤维管制作的桁梁构架屋顶,比钢材轻50%左右,使大型结构物达到了实用化的水平,而且施工效率和抗震性能得到了大幅度提高。另外,碳纤维做补强混凝土结构时,不需要增加螺栓和铆钉固定,对原混凝土结构扰动较小,施工工艺简单。

 

7.2

 

碳纤维矩形管之所以会用来制作工业机器人的机械手臂,主要原因就是质轻高强的特点。碳纤维复合材料的密度仅有1.6g/cm3,仅为钢材的1/4,传统的机械手臂制作材料-铝合金的密度为2.7 g/cm3,强度高、高模量、高稳定性、耐高低温,热膨胀系数小、在酸碱盐等化学介质中不溶不胀等性能,相比之下,碳纤维矩形管制作机械手臂在减重上具有很明显的优势。

在减重的同时,碳纤维矩形管的力学性能也比较突出,能够满足机械手臂在作业时的强度需求,除强度外,操作精度对于机械手臂也是相当重要的。一方面,碳纤维复合材料力学性能突出,基本上不会产生弯曲变形的现象,另一方面,碳纤维复合材料热膨胀系数小,不会随着工作环境温度的变化而产生形变,可以保证操作精度,增加产品合格率。

 

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碳纤维管的力学性能十分优秀,其抗拉强度能够达到2800MPa以上,还具备多数金属材料所没有的弯曲强度,同时它还是一种优秀的减重材料,密度仅有1.7g/cm3。碳纤维是一种非金属,电化学活性较低,在酸、碱、盐等化学介质中不溶不胀,具有优秀的耐腐蚀能力,能够延长使用寿命。大口径碳纤维管耐高温、热膨胀系数小,尺寸稳定。碳纤维方管具有质轻、高强、高模量、高稳定性、耐高低温等性能,用于自动化设备末端夹持工具、自动化设备横梁、装卸梁、拆卸梁、承重梁、工具支架 可大大提高自动化生产率。

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2021-07-09

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