碳(tan)纖維(wei)(wei)管(guan)(guan)，也稱之為碳(tan)管(guan)(guan)和碳(tan)纖管(guan)(guan)，由碳(tan)纖維(wei)(wei)材料和特殊的(de)復合樹脂(zhi)構成(cheng)。廣泛(fan)應(ying)用于無人飛行器、旋轉軸、滾軸、醫療設(she)備(bei)(bei)、運(yun)動器材、高端(duan)相機滑軌等(deng)支撐設(she)備(bei)(bei)，是高端(duan)工(gong)業領(ling)域用于替代金屬(shu)管(guan)(guan)的(de)輕質材料之一(yi)。

        工藝上的差異

        碳纖維(wei)管通常通過(guo)拉(la)擠、纏繞(rao)和卷(juan)(juan)繞(rao)制成(cheng)。這些(xie)工(gong)藝各有優缺點(dian):拉(la)擠成(cheng)型容易實現(xian)纖維(wei)連續(xu)性，但(dan)不(bu)能(neng)實現(xian)纖維(wei)角度(du)(du)的(de)(de)任(ren)何(he)變化；卷(juan)(juan)繞(rao)過(guo)程可(ke)以(yi)根據產品(pin)的(de)(de)受力狀態設計卷(juan)(juan)繞(rao)規則(ze)，可(ke)以(yi)充分發揮纖維(wei)的(de)(de)強度(du)(du)，最大(da)限度(du)(du)地(di)保證管材所(suo)需的(de)(de)結構(gou)性能(neng)，但(dan)卷(juan)(juan)繞(rao)成(cheng)型適應性小，任(ren)何(he)結構(gou)形式的(de)(de)產品(pin)，尤其是凹面(mian)產品(pin)，卷(juan)(juan)繞(rao)時(shi)都不(bu)會因纖維(wei)附著在芯模表面(mian)而架(jia)空，無(wu)法卷(juan)(juan)繞(rao)；軋制過(guo)程具有高度(du)(du)的(de)(de)機械自動化。成(cheng)品(pin)管的(de)(de)強度(du)(du)高于拉(la)擠工(gong)藝。成(cheng)品(pin)管的(de)(de)外觀也可(ke)以(yi)制成(cheng)3k編織(zhi)線。應用范(fan)圍更廣(guang)，成(cheng)本(ben)相對較高。

        材料選擇

        由于碳(tan)纖(xian)(xian)維管(guan)的(de)強度由碳(tan)纖(xian)(xian)維材(cai)料決定，所以用于制造碳(tan)纖(xian)(xian)維管(guan)的(de)碳(tan)纖(xian)(xian)維材(cai)料的(de)質量尤其重要。

        來源于日本東麗、臺塑等全球頂(ding)級碳(tan)纖維(wei)(wei)生(sheng)產廠家的(de)(de)(de)產品品質(zhi)可(ke)信賴，不(bu)一樣系列產品的(de)(de)(de)碳(tan)纖維(wei)(wei)碳(tan)絲物(wu)理性(xing)(xing)能(neng)和成(cheng)本費差別也挺大，最(zui)后決(jue)策了碳(tan)纖維(wei)(wei)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)和價錢。此(ci)外(wai)，樹脂的(de)(de)(de)選擇也不(bu)容忽視。 樹脂的(de)(de)(de)主要作用是粘結(jie)碳(tan)纖維(wei)(wei)，分配碳(tan)纖維(wei)(wei)間(jian)的(de)(de)(de)載荷，保護(hu)碳(tan)纖維(wei)(wei)免受環境(jing)影響，樹脂基(ji)質(zhi)的(de)(de)(de)選擇應(ying)遵循易硬化、粘結(jie)力(li)強、收縮(suo)性(xing)(xing)低、力(li)學性(xing)(xing)能(neng)好等原則。

        芯模(mo)材料

        不(bu)同材(cai)(cai)質(zhi)的(de)(de)(de)芯模(mo)對管(guan)(guan)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)表面精度(du)(du)和(he)(he)性(xing)能有一定(ding)的(de)(de)(de)影響。某(mou)些中低端碳纖(xian)維管(guan)(guan)是由丙烯酸乳(ru)液、碎(sui)石子、木料、玻纖(xian)增強(qiang)塑料等原材(cai)(cai)料做成的(de)(de)(de)盤繞芯軸，但(dan)這(zhe)種原材(cai)(cai)料要(yao)不(bu)無法(fa)(fa)抵御150℃左右的(de)(de)(de)干固(gu)溫度(du)(du)，要(yao)不(bu)技術水平過度(du)(du)不(bu)光(guang)滑(hua)，沒法(fa)(fa)做成高(gao)品質(zhi)的(de)(de)(de)碳纖(xian)維管(guan)(guan)。相(xiang)比之下(xia)，鋼和(he)(he)硬鋁(lv)是兩種常見的(de)(de)(de)芯模(mo)材(cai)(cai)料。鋼的(de)(de)(de)密度(du)(du)和(he)(he)硬度(du)(du)高(gao)于(yu)硬鋁(lv)，但(dan)鋼的(de)(de)(de)熱膨(peng)脹(zhang)系數(shu)低于(yu)硬鋁(lv)。高(gao)性(xing)能碳管(guan)(guan)需要(yao)高(gao)溫固(gu)化，環氧樹脂體系的(de)(de)(de)固(gu)化溫度(du)(du)可(ke)達170℃。在這(zhe)種情況下(xia)，硬鋁(lv)熱膨(peng)脹(zhang)產生(sheng)的(de)(de)(de)固(gu)化內(nei)壓可(ke)以很好(hao)地(di)提高(gao)碳管(guan)(guan)的(de)(de)(de)密度(du)(du)和(he)(he)機械性(xing)能。

        繞阻(zu)設計方(fang)案(an)參數(shu)

        在卷繞(rao)(rao)成型(xing)中，卷繞(rao)(rao)薄厚(hou)、卷繞(rao)(rao)視(shi)角(jiao)和卷繞(rao)(rao)視(shi)角(jiao)次序對(dui)(dui)(dui)碳(tan)纖方管(guan)的(de)(de)性(xing)能有(you)挺大危害(hai)。例如，當(dang)(dang)碳(tan)纖維管(guan)應(ying)用于諸如傳動(dong)軸(zhou)的(de)(de)產品時，橫截面(mian)需(xu)要相對(dui)(dui)(dui)運(yun)動(dong)，軸(zhou)向為0度(du)(du)的(de)(de)鋪層可(ke)以減少橫截面(mian)之(zhi)間的(de)(de)相對(dui)(dui)(dui)運(yun)動(dong)；45合股有(you)助(zhu)于提高(gao)軸(zhou)的(de)(de)抗(kang)(kang)扭(niu)性(xing)。90度(du)(du)簾布層在初始扭(niu)轉狀態下(xia)可(ke)以抵抗(kang)(kang)剪(jian)切應(ying)力。當(dang)(dang)扭(niu)矩較大時，扭(niu)轉承載力降低，但是卷繞(rao)(rao)過程不能卷繞(rao)(rao)0度(du)(du)簾布層。因此，增加接近(jin)45度(du)(du)和90度(du)(du)的(de)(de)鋪層角(jiao)比(bi)例有(you)利(li)于提高(gao)碳(tan)纖維管(guan)的(de)(de)扭(niu)轉強度(du)(du)。同樣，纏繞(rao)(rao)厚(hou)度(du)(du)和纏繞(rao)(rao)角(jiao)度(du)(du)的(de)(de)順序對(dui)(dui)(dui)碳(tan)纖維管(guan)材(cai)性(xing)能的(de)(de)影響也有(you)相應(ying)的(de)(de)變化規律(lv)。

        ;從(cong)理(li)論(lun)上(shang)講，碳纖維管(guan)比(bi)(bi)傳統(tong)金(jin)屬管(guan)具有更大的性(xing)能(neng)優(you)(you)勢，如高強(qiang)度、耐腐蝕、低熱膨脹(zhang)系(xi)數、抗(kang)蠕變、自潤滑、抗(kang)疲(pi)勞、壽命長、吸能(neng)和抗(kang)震等(deng)。最(zui)重(zhong)要的是(shi)，碳纖維管(guan)密度小，重(zhong)量輕(qing)，與相同的鋼(gang)管(guan)相比(bi)(bi)，可(ke)以減輕(qing)80%以上(shang)的重(zhong)量。然而，從(cong)應用情況(kuang)來(lai)看，碳纖維管(guan)能(neng)否真正(zheng)體現上(shang)述性(xing)能(neng)優(you)(you)勢，取決于實際生(sheng)產中的諸多技術因素。