碳纖維復(fù)合材料擁有質(zhì)輕高強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn),可以通過纏繞、卷制、拉擠成型等方式制成碳纖維管,在航空航天、無人機(jī)、機(jī)器人手臂、醫(yī)療器械等方面有著廣泛應(yīng)用。碳纖維管主要是靠碳纖維的拉應(yīng)力來承受載荷,在投入使用之前需要對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。
碳纖維管的生產(chǎn)工藝不同,所出來的產(chǎn)品強(qiáng)度也不同。以T700碳纖維和樹脂為原料采用纏繞成型工藝制作出的碳纖維管為例,對(duì)規(guī)格為1.6*50*500mm的碳纖維管進(jìn)行檢測(cè),可以發(fā)現(xiàn)碳纖維管平均抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到230MPa,超過載荷后會(huì)發(fā)生脆性破壞,基體的強(qiáng)度決定了碳纖維管的強(qiáng)度。
在對(duì)碳纖維管進(jìn)行拉伸強(qiáng)度的測(cè)試中發(fā)現(xiàn),碳管能夠承受800MPa以上的拉伸強(qiáng)度,應(yīng)變最大0.03,碳管的抗拉伸性能非常出色。
和鋼材料管對(duì)比,碳纖維管的拉伸強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)是非常明顯的,而且重量能輕50%左右,但是碳管具有的脆性限制了其性能和應(yīng)用,在受到撞機(jī)和壓力破壞下本身的剛度會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重下降,韌性不足是碳纖維復(fù)合材料最大的缺點(diǎn)。
與金屬材質(zhì)相比,碳纖維復(fù)合材料有著各向異性的特點(diǎn),所以在進(jìn)行后加工的時(shí)候,極易出現(xiàn)分層、撕裂、毛刺等缺陷。所以對(duì)于碳纖維管的連接,建議采用結(jié)構(gòu)膠或者打孔加鋼絲螺套來進(jìn)行加工,除了保證連接的穩(wěn)定性,對(duì)于碳纖維制品的承力也有著非常積極的作用。
一般碳纖維管的強(qiáng)度都能夠滿足我們市場(chǎng)的需求,因?yàn)橥瑯拥奶祭w維管在質(zhì)變輕下, 強(qiáng)度可以達(dá)到鋼材的10倍,所以替代傳統(tǒng)的鋼材肯定是沒有問題。