隨著碳纖維管的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)價值受到眾多業(ye)界的(de)(de)重(zhong)視(shi)，也成(cheng)為國內碳(tan)纖維(wei)(wei)制品廠商的(de)(de)基礎制品之一。碳(tan)纖維(wei)(wei)管又叫碳(tan)纖管。它(ta)由碳(tan)纖維(wei)(wei)材(cai)質(zhi)和(he)特殊(shu)的(de)(de)復合樹脂構成(cheng)。廣(guang)泛應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)于無人機、旋轉軸、滾軸、醫療器械(xie)、運動器械(xie)、高端相機等各種設備，是高端工業(ye)領域中替代金屬(shu)管材(cai)的(de)(de)輕質(zhi)材(cai)料之一。根據最(zui)近的(de)(de)市場反饋，它(ta)的(de)(de)質(zhi)量(liang)不好，有(you)(you)的(de)(de)混(hun)有(you)(you)魚眼和(he)珠子，有(you)(you)的(de)(de)管只有(you)(you)3k碳(tan)纖維(wei)(wei)涂有(you)(you)玻璃纖維(wei)(wei)，這直接影響了管的(de)(de)質(zhi)量(liang)，對后續(xu)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)設備和(he)生(sheng)產有(you)(you)嚴重(zhong)的(de)(de)安全隱(yin)患。
東莞市聚(ju)力復合材(cai)料科技(ji)有限公司以多樣化的碳(tan)纖維制品服務于軌道交通、汽(qi)車、航空、醫療等(deng)多個行業(ye)，在碳(tan)纖維管(guan)材(cai)、板材(cai)和結構件等(deng)方面擁有豐富的行業(ye)經(jing)驗。根(gen)據該(gai)碳(tan)纖管(guan)材(cai)高級制造商提供(gong)的技(ji)術資(zi)料，從生產(chan)方面總結了影(ying)響它材(cai)質量的幾個重要(yao)因(yin)素，以供(gong)參考。
工(gong)藝的區(qu)別
碳纖(xian)維管(guan)通(tong)常通(tong)過拉(la)(la)擠、纏繞(rao)和卷(juan)繞(rao)制成。這些工藝各有(you)優缺點:拉(la)(la)擠成型容易實現纖(xian)維連續性，但(dan)不(bu)能實現纖(xian)維角度(du)(du)的(de)(de)任何(he)變(bian)化；卷(juan)繞(rao)過程可(ke)以根據產品的(de)(de)受(shou)力狀態設計(ji)卷(juan)繞(rao)規則，可(ke)以充分發揮纖(xian)維的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)，最大限度(du)(du)地保證(zheng)管(guan)材所需的(de)(de)結構(gou)性能，但(dan)卷(juan)繞(rao)成型適(shi)應性小(xiao)，任何(he)結構(gou)形式的(de)(de)產品，尤其是凹面(mian)(mian)產品，卷(juan)繞(rao)時(shi)都不(bu)會因(yin)纖(xian)維附著在芯模表面(mian)(mian)而(er)架(jia)空，無法卷(juan)繞(rao)；軋制過程具有(you)高度(du)(du)的(de)(de)機械自動化。成品管(guan)的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)高于拉(la)(la)擠工藝。成品管(guan)的(de)(de)外觀也可(ke)以制成3k編織線(xian)。應用范圍(wei)更廣，成本相對較高。
原材料的選擇(ze)
由(you)于碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)管的(de)(de)(de)強度由(you)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)材(cai)料決定(ding)，所以(yi)用于制造碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)材(cai)料的(de)(de)(de)質量尤(you)其(qi)重要。來自日本(ben)東麗、臺塑等世界一流(liu)的(de)(de)(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)廠商的(de)(de)(de)產品質量尚可信賴(lai)，系(xi)列炭素(su)(su)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)絲(si)的(de)(de)(de)力學性能(neng)和成本(ben)差(cha)異也(ye)很大(da)，最終確(que)定(ding)了炭素(su)(su)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)管的(de)(de)(de)性能(neng)和價格。此(ci)外，樹脂(zhi)的(de)(de)(de)選(xuan)擇也(ye)不容忽視。樹脂(zhi)的(de)(de)(de)主要功能(neng)是將(jiang)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)粘在(zai)一起(qi)，在(zai)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)之間(jian)分配負(fu)載，并(bing)保護碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)免受環境影響。樹脂(zhi)基(ji)體的(de)(de)(de)選(xuan)擇必須(xu)遵循(xun)固化(hua)方(fang)便、附著力強、收縮(suo)率(lv)低(di)、力學性能(neng)好(hao)等原則。
芯模的材質(zhi)
不同(tong)材質(zhi)的(de)芯(xin)模(mo)對管(guan)(guan)材的(de)表面精度(du)和(he)(he)性(xing)(xing)能(neng)有一定的(de)影(ying)響。一部分低(di)端的(de)碳(tan)纖維材質(zhi)的(de)生產用聚(ju)乙烯(xi)醇-砂、木-玻璃鋼等材料制(zhi)成卷芯(xin)型，這些材料不能(neng)承(cheng)受150℃以上(shang)的(de)硬(ying)(ying)化溫度(du)，或者工(gong)藝水平粗糙，很難制(zhi)成高品質(zhi)的(de)碳(tan)纖維管(guan)(guan)。相(xiang)相(xiang)對而(er)言(yan)，鋼和(he)(he)硬(ying)(ying)鋁是(shi)二種比較常見的(de)空心樓蓋原材料，鋼的(de)密度(du)和(he)(he)強度(du)都(dou)比硬(ying)(ying)鋁大，但鋼的(de)線膨脹系數不如(ru)硬(ying)(ying)鋁。性(xing)(xing)能(neng)碳(tan)管(guan)(guan)必(bi)須在高溫下(xia)(xia)開(kai)展干固(gu)，環氧樹脂(zhi)膠管(guan)(guan)理體系的(de)干固(gu)溫度(du)也達到171℃。在這種情況下(xia)(xia)，由(you)于硬(ying)(ying)鋁的(de)熱膨脹引起的(de)硬(ying)(ying)化內壓，可以很好地提高碳(tan)管(guan)(guan)的(de)密度(du)和(he)(he)力學性(xing)(xing)能(neng)。
纏繞的設計參(can)數
在卷(juan)繞(rao)成形中(zhong)，卷(juan)繞(rao)厚(hou)度(du)(du)、卷(juan)繞(rao)角(jiao)(jiao)度(du)(du)和卷(juan)繞(rao)角(jiao)(jiao)度(du)(du)順(shun)序對(dui)碳(tan)纖(xian)維管(guan)的(de)(de)性能(neng)有很大影(ying)響。例如，當碳(tan)纖(xian)維板材應(ying)用于(yu)諸如傳動軸的(de)(de)產(chan)品時，橫(heng)(heng)截(jie)面(mian)需要相對(dui)運(yun)(yun)動，軸向為0度(du)(du)的(de)(de)層(ceng)可(ke)以(yi)(yi)減少橫(heng)(heng)截(jie)面(mian)之間(jian)的(de)(de)相對(dui)運(yun)(yun)動；45合(he)股有助(zhu)于(yu)提(ti)高軸的(de)(de)抗(kang)扭性。90度(du)(du)簾布層(ceng)在初始扭轉(zhuan)(zhuan)狀(zhuang)態下可(ke)以(yi)(yi)抵(di)抗(kang)剪切應(ying)力。當扭矩較大時，扭轉(zhuan)(zhuan)承載力降低，但(dan)是卷(juan)繞(rao)過程(cheng)不能(neng)卷(juan)繞(rao)0度(du)(du)簾布層(ceng)。因此，增加接近45度(du)(du)和90度(du)(du)的(de)(de)鋪層(ceng)角(jiao)(jiao)比例有利于(yu)提(ti)高產(chan)品的(de)(de)扭轉(zhuan)(zhuan)強度(du)(du)。同樣，纏繞(rao)的(de)(de)厚(hou)度(du)(du)和纏繞(rao)角(jiao)(jiao)度(du)(du)的(de)(de)順(shun)序對(dui)碳(tan)纖(xian)管(guan)性能(neng)的(de)(de)影(ying)響也(ye)有關聯的(de)(de)變化(hua)規則(ze)。
脫模的技術(shu)要(yao)點(dian)
為了使(shi)脫模(mo)(mo)(mo)變得容易(yi)，一般在(zai)(zai)(zai)卷(juan)取之前在(zai)(zai)(zai)芯模(mo)(mo)(mo)的表面涂布脫模(mo)(mo)(mo)劑(ji)(ji)，但(dan)在(zai)(zai)(zai)高(gao)性能(neng)(neng)碳纖維管(guan)的制造(zao)(zao)中(zhong)(zhong)，有機類脫模(mo)(mo)(mo)劑(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)固(gu)化的過程中(zhong)(zhong)容易(yi)滲透到樹脂(zhi)中(zhong)(zhong)，對管(guan)的制品造(zao)(zao)成損傷，對管(guan)的性能(neng)(neng)產(chan)生影響。為避免這種(zhong)情況(kuang)(kuang)，選擇含氟的脫模(mo)(mo)(mo)劑(ji)(ji)能(neng)(neng)有效減少缺陷的產(chan)生。芯模(mo)(mo)(mo)需要反復使(shi)用，脫模(mo)(mo)(mo)時如(ru)果用車加工或(huo)夾緊，可能(neng)(neng)會對芯模(mo)(mo)(mo)表面造(zao)(zao)成損傷，在(zai)(zai)(zai)這種(zhong)情況(kuang)(kuang)下(xia)，如(ru)果不利用耐(nai)高(gao)溫粘(zhan)合(he)劑(ji)(ji)修補或(huo)焊接(jie)損傷，在(zai)(zai)(zai)規定(ding)的位(wei)置進(jin)行(xing)磨削(xue)，則直(zhi)接(jie)影響到下(xia)一個碳管(guan)的產(chan)品品質。
從(cong)理論上講，碳纖維管比傳統金屬管具(ju)有更大的(de)性能優(you)勢(shi)，如高強度(du)、耐腐蝕、低熱膨脹系數、抗(kang)蠕(ru)變、自潤(run)滑、抗(kang)疲勞、壽命長(chang)、吸能和(he)抗(kang)震(zhen)等。最重要(yao)的(de)是(shi)，密度(du)小，重量(liang)輕，與相(xiang)同(tong)的(de)鋼管相(xiang)比，可以(yi)減(jian)輕80%以(yi)上的(de)重量(liang)。然而，從(cong)應用情況來看(kan)，能否(fou)真正體現上述性能優(you)勢(shi)，取決于實際生產中的(de)諸(zhu)多技術因素。