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影响碳纤维管质量的四个因素

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1.芯模材料。

不同材质的芯模对管件的表面精度和性能有一定的影响。一些低端的碳纤维管是用聚乙烯醇砂、木纤维增强塑料等材料制成,但这些材料不能承受150以上的固化温度,或者工艺水平太粗糙,无法生产出高质量的碳纤维管。与硬铝相比,钢和硬铝是两种常用的芯模材料。钢的密度和硬度高于硬铝,但钢的热膨胀系数不如硬铝。高性能碳管需要高温固化,环氧树脂体系固化温度可达170。在这种情况下,硬铝热膨胀引起的固化内压可以提高碳纳米管的密度和力学性能。

影响碳纤维管质量的四个因素

2.芯模设计

除了芯模本身的材质外,筒体的设计与碳纤维管的长度直接相关。如果碳纤维管长度较短,芯模可以制成等直径。如果管子长度较长,由于加工精度和机床脱模的限制,很难应用等直径的管子。因此,采用锥形芯模更为合适。此外,产品长度在已知产品长度的基础上增加10-20毫米,便于后续加工操作。对于大长径比的碳纤维管,通过对接和两级芯棒螺旋缠绕,可以减小碳纤维管直径的波动范围,减小碳纤维管内径和外径之间的间隙。


3.缠绕的设计参数

在缠绕过程中,缠绕厚度、缠绕角度和缠绕角度顺序对碳纤维管的性能有很大影响。比如在传动轴等产品中使用碳纤维管时,就要在横截面上产生相对运动。当铺层方向与轴向成0时,可以减小横截面之间的相对运动,45铺层可以提高轴的抗扭性。通过在传动轴中使用碳纤维管,可以减少各部分之间的相对运动。90方向铺装可以抵抗初始扭转状态下的剪应力。当扭矩较大时,抗剪承载力降低,但缠绕过程无法覆盖0路面,从而使铺装角度的比例增加到接近45和90。这些都有利于提高碳纤维管的抗扭强度。同样,缠绕厚度和缠绕角度的顺序对碳纤维管的性能也有相应的变化规律。


4.脱模技术要点

为了促进脱模,通常在卷绕前将脱模剂施加到芯模的表面。然而,在高性能碳纤维管的制造中,有机基脱模剂在固化过程中容易渗透到树脂中,从而对管的成品造成损坏并影响管的性能。为了避免这种情况,选择含氟脱模剂可以有效减少缺陷。芯模需要反复使用。如果在脱模过程中拆下或安装汽车前部,会损坏芯模表面。在这种情况下,需要用耐高温的粘合剂或采用焊接的方法修复伤口,然后打磨到位。否则会直接影响下一批碳纤维管的质量。


从理论上讲,碳纤维管具有强度高、耐腐蚀、热膨胀系数小、抗蠕变、自润滑、抗疲劳、使用寿命长、吸能、抗震等优点。最重要的是它的密度低,重量轻,比同样的钢管可以减轻80%以上的重量。但从应用的角度来看,碳纤维管能否真正体现上述性能优势,还是要看实际生产中的诸多技术因素。


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