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碳纖維復(fù)合材料的基礎(chǔ)入門書籍推薦,，一點(diǎn)都不懂的那種,，以后研究方向碳纖維，求推薦
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混凝土加固有那些書籍介紹,？
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碳纖維管加工與應(yīng)用研究
摘要：本文對(duì)碳纖維管材的性能、加工方法和應(yīng)用進(jìn)行了全面的介紹,，說明碳纖維管材在民用和軍用領(lǐng)域的重要意義,，有助于相關(guān)行業(yè)對(duì)本類產(chǎn)品做進(jìn)一步的了解，推進(jìn)碳纖維管材在更大范圍內(nèi)得到應(yīng)用,。
關(guān)鍵詞：碳纖維管材 制作方法 應(yīng)用
1.概述
碳纖維管又稱碳素纖維管,，也稱碳管、碳纖管,，這種材料是用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹脂經(jīng)加熱固化拉擠纏繞做成的,，碳纖維具有高強(qiáng)度、低密度,、壽命長等特性,，簡(jiǎn)單的說，比鋁輕,，比鋼硬,，是良好的民用、軍用材料,。近年來,，我國在碳纖維方面的研究和利用也在突飛猛進(jìn)地發(fā)展，碳纖維管作為應(yīng)用最早,、最廣泛的碳纖維制品已被許多行業(yè)所接受,，這些行業(yè)在積極主動(dòng)使用碳纖維管作為原有金屬制品的替代品，以期獲得產(chǎn)品質(zhì)量的提升,。本文就針對(duì)碳纖維管的優(yōu)勢(shì),、加工方法及應(yīng)用做一個(gè)綜合性的論述。
2.碳纖維管材的優(yōu)點(diǎn)
2.1重量輕,、強(qiáng)度高,。
碳纖維管材密度小、重量輕,，其比重僅是鋼材的四分之一,，但是其抗拉強(qiáng)度很高，可達(dá)到3000MPa以上,，是鋼材的6-12倍,，是塑料制品的幾十倍。碳纖維管材輕質(zhì)高強(qiáng)的特性,，使其在運(yùn)輸和施工安裝都具有顯著的優(yōu)勢(shì),。
2.2耐腐蝕、抗老化,，使用壽命長,。
碳纖維材料能耐酸、堿,、鹽,、部分有機(jī)溶劑及其它腐蝕性侵蝕，在防腐蝕領(lǐng)域有其它金屬無法比擬的優(yōu)越性,，除此之外,，其還有較好的耐水性和抗老化性，因此無論在腐蝕性的環(huán)境,、惡劣的氣候還是潮濕的環(huán)境中,，碳纖維管材的使用壽命都可達(dá)到25年以上。
2.3表面光滑美觀,，可設(shè)計(jì)性強(qiáng),。
碳纖維管材是采用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹脂經(jīng)加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制作過程中，可以通過不同的模具生產(chǎn)出各種型材,，如：不同規(guī)格的碳纖維圓管,，不同規(guī)格的方管，不同規(guī)格的片材,，以及其它不規(guī)則異型材,，具有一定的設(shè)計(jì)性。經(jīng)過打磨噴漆,，其表面顯得光滑美觀,，在制作過程中也可以包3K進(jìn)行表面包裝美化。
3.碳纖維管材的規(guī)格
碳纖維管材的型號(hào)規(guī)格多樣,，按成型工藝不同可以分為拉擠管和纏繞管,；按紋路不同可以分為*紋、斜紋和純黑,；按表面處理不同可分為亮光,、啞光；按形狀不同可以分方管,、圓管和異形管,，其中異型管包括橢圓管、工字管,、半圓型管等,。一般的碳纖維管材的直徑有10mm-800mm，長度最長可達(dá)10m,。拉擠空心管1-25mm,，壁厚0.5-5mm，拉擠實(shí)心管（棒）直徑0.5-30mm,，編制空心管直徑1.0-70mm,，壁厚0.5-5mm。
4.碳纖維管材的制作方法
4.1內(nèi)芯模具的制作,。
內(nèi)芯模具要根據(jù)客戶對(duì)管材規(guī)格的要求進(jìn)行制作,，因?yàn)槔w維纏繞時(shí)受到壓緊力，要求其集合形狀基本保持不變,，因而在芯模原材料的選擇上,，最好選擇具有良好剛性的金屬材料，如鋼和硬鋁,，鋼的密度比硬鋁大,，其硬度也比硬鋁大，但鋼的熱膨脹系數(shù)不及硬鋁,。而高性能碳管制品是在高溫下進(jìn)行固化的,，如果采用硬鋁芯模,，可通過硬鋁熱膨脹產(chǎn)生的固化內(nèi)壓，提高碳管的密度和力學(xué)性能,。所以在高性能碳管的纏繞工藝中,，芯模宜選用金屬材料，而硬鋁則是首選材料,。
芯模的封頭設(shè)計(jì)盡量使用扁橢球式,，這種形狀可以保持筒身部分纏繞均勻,，無堆積現(xiàn)象,，防止出現(xiàn)“滑移“和“架空“現(xiàn)象。芯模的筒身部分可以制成等直徑,，但是如果制品長度很長,，同時(shí)考慮到機(jī)床的加工精度以及脫模等條件的限制，等直徑的筒身部分在應(yīng)用中也許會(huì)存在困難,，但是如果采取帶錐度的芯模就可以解決這個(gè)問題,，實(shí)驗(yàn)證明，1:1500-3500的錐度加工芯模筒身比較適宜,。對(duì)較長的制品,，制作芯模時(shí)可考慮分段對(duì)接芯模，以確保制品尺寸穩(wěn)定,。
通常在纏繞之前要在芯膜表面涂刷脫模劑,，以便于之后的脫模，但是對(duì)于高性能碳管,，有機(jī)類脫模劑在固化過程中易滲入樹脂中,，造成制品缺陷，影響制品性能,。如果在芯模表面涂覆一層含氟的脫模劑,，就可以消除這種缺陷。
4.2根據(jù)規(guī)格要求,，設(shè)計(jì)纖維層疊方式,。
首先確定要做的板材厚度，按照厚度算出需要的層數(shù),，然后按照0°,、45°、90°,、-45°的順序疊層,，然后模壓成型。
4.3將纖維層卷到內(nèi)芯模具,， opp卷制包裹,。
4.3.1碳纖維管的加工成型方法主要涉及以下三種：纏繞成型法,，將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用于制作圓柱體和空心器皿,；擠拉成型法,，先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣,，然后在爐子里固化成型,，這種方法簡(jiǎn)單，適用于制備棒狀,、管狀零件等,；真空袋熱壓法，在模具上疊層,，并覆上耐熱薄膜,，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，并在熱壓罐中固化,。
4.3.2在碳纖維管的實(shí)際加工過程中,，最基本的加工成型方法是纏繞法，這種方法易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,、自動(dòng)化,，比起其他方法，具有勞動(dòng)條件好,、勞動(dòng)強(qiáng)度低,、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn),，所以應(yīng)用十分廣泛,。具體方式又稱為濕法纏繞，即將浸膠后的碳纖維集束,，在一定張力控制下直接纏繞在芯膜上的工藝方法,。其原理是采用卷管機(jī)上的熱輥使預(yù)浸料軟化，熔化預(yù)浸料上面的樹脂膠粘劑,。在一定張力下,，在輥的旋轉(zhuǎn)操作過程中，利用輥和心軸之間的摩擦,，將預(yù)浸料連續(xù)卷到管芯上,，直至所要求的厚度，然后通過冷輥冷卻定型,。根據(jù)成型工藝中預(yù)浸料的上料方法,，可分為手動(dòng)上料法和連續(xù)機(jī)械方法。纏繞線型的方法是保證碳纖維纏繞產(chǎn)品質(zhì)量的重要前提,，管道的使用情況不同,，纏繞線型也不同,，具體線型有環(huán)向纏繞、縱向*面纏繞和螺旋纏繞三種,。
4.3.3纏繞成型法的基本操作過程是：首先,，清理輥筒，然后熱輥加熱到設(shè)定溫度,，調(diào)整預(yù)浸料張力,。在輥筒上不施加壓力，將引布先在涂有脫模劑的管芯上包繞一圈,，然后放下壓輥,，將引頭布在熱輥，同時(shí)將預(yù)浸料拉出來,，貼在加熱部分頭布,，與引頭布相搭接,。引頭布的長度約為800-1200mm,，視管徑而定，引頭布與膠布的搭接長度,，一般為150-250mm,。
在卷制厚壁管時(shí)，在正常運(yùn)行時(shí),，將芯模的旋轉(zhuǎn)速度適當(dāng)加快,，靠近壁厚度設(shè)計(jì)放慢速度，以達(dá)到設(shè)計(jì)厚度,，切斷膠布,。然后在保持壓輥壓力的情況下，繼續(xù)使芯模旋轉(zhuǎn)1-2圈,。最后提升壓輥,，測(cè)量管坯外徑，合格后,，從卷管機(jī)上取出,，送入固化爐中固化成型。
4.4烘烤硬化,，去OPP,，脫芯。
將定型好的卷料從卷繞機(jī)取出,，在固化爐中固化,。管材固化后，去除芯模型,，即可以得到復(fù)合材料纏繞管材,，這個(gè)過程也叫固化脫模,。在脫模過程中，車加工或鉗工去除封頭,，再脫下制品,，這有可能損及芯模表面，影響芯模的反復(fù)使用,，可以利用耐高溫膠粘劑補(bǔ)*或者焊接再磨削到位,。
4.5 兩端切去不光滑*整的部分，經(jīng)過多道工序進(jìn)行打磨,、拋光,。
初步完成的碳纖維管還需要進(jìn)一步加工，首先根據(jù)成品的規(guī)格,，將半成品的兩端多余部分去除,，形成統(tǒng)一整齊的切面，然后經(jīng)過專業(yè)打磨機(jī)和人工手工打磨,、拋光,，才能形成光滑而有光澤的表面。
5.碳纖維管的連接方法：
碳纖維管的連接方式有以下幾種：
最常用的是用環(huán)氧樹脂來連接,，連接成功后如果管子里面一般會(huì)有殘留的樹脂,，可以用丙酮清洗干凈。
其次,，利用碳纖維管自身的結(jié)構(gòu)來連接也比較常見,。用碳鈦復(fù)合接頭在碳纖維管成型的過程中進(jìn)行復(fù)合連接，不過,，在連接的時(shí)候必須要考慮好受力的方式和連接件的結(jié)構(gòu),。
另外，還可以用鉆孔連接,，只不過碳纖維管的強(qiáng)度大,，硬度高，鉆孔很不容易,，不小心就會(huì)導(dǎo)致管子裂開,，所以對(duì)操作水*有較高的要求。
碳纖維管也可以用粘膠的方式連接,，相對(duì)比較簡(jiǎn)單,，要是使用機(jī)械方式就很困難，因?yàn)樘祭w維產(chǎn)品本身的強(qiáng)度和硬度,，很難找到比它性能好的加工工具,，即便有也非常昂貴，而且磨損比較快,。
6.碳纖維管的應(yīng)用
碳纖維管材的應(yīng)用范圍非常廣泛,，其輕而強(qiáng)的力學(xué)特性和耐疲勞性,，使其適用于航空、航天,、建筑,、機(jī)械設(shè)備、軍工,、體育休閑等結(jié)構(gòu)材料,；其耐腐蝕、耐熱,、垂直度好（±0.2mm）,、機(jī)械強(qiáng)度高的特性，使產(chǎn)品適用于線路板印刷設(shè)備的傳動(dòng)軸及醫(yī)療器械等,；其強(qiáng)度高,、抗老化，防紫外線,、機(jī)械性能好的特性,，適用于帳蓬、建筑建材,、蚊帳,、球袋、箱包,、窗簾、廣告展架,、雨傘,、風(fēng)帆、健身器材,、箭桿,、球桿、高爾夫練習(xí)網(wǎng),、旗桿開關(guān)插銷,、水上運(yùn)動(dòng)器具等。碳纖維套管的保護(hù)線材,、阻燃,、增加線材強(qiáng)度等特性，近年來也頗受智能化領(lǐng)域的青睞,。
7.碳纖維管的選擇
用于碳纖維管生產(chǎn)方面的碳纖維含量多少,，直接決定其力學(xué)性能表現(xiàn)和價(jià)值。在選擇碳纖維管的時(shí)候,，除了要關(guān)注碳纖維管中的碳纖維含量,，也要重視用于生產(chǎn)碳纖維管的復(fù)合材料成分,，不同的添加成分對(duì)產(chǎn)品的性能有不同的影響。但是最關(guān)鍵的一點(diǎn),，因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料屬于高新材料,，整個(gè)行業(yè)特別是民用這一領(lǐng)域起步比國外要落后二三十年，國內(nèi)無論是碳纖維生產(chǎn)商還是加工制造廠家都數(shù)量有限,，隨著這個(gè)行業(yè)的興起,，很多小作坊式的加工商也躋身行列，造成了技術(shù)水*層次不齊,，產(chǎn)品質(zhì)量缺乏保證等問題,。因而，在碳纖維管材的選擇和訂制方面,，本文綜合行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù),，羅列出該類型產(chǎn)品有一定影響力和品牌信譽(yù)的生產(chǎn)廠家，以供咨鑒,。
7.1無錫威盛新材料科技有限公司（簡(jiǎn)稱：威盛新材）,，是一家研發(fā)、制造碳纖維零部件的專業(yè)制造商,，該公司擁有4000多*方的生產(chǎn)車間,，配備大型熱壓機(jī)、熱壓罐,、液壓成型臺(tái),、CNC高速銑床等多種設(shè)備，采用臺(tái)灣及日本等國際一流品牌原材料,，產(chǎn)品通過美國UL,、SGS以及ISO9001:2008等相關(guān)認(rèn)證，產(chǎn)品常年出口歐美等國家,。
7.2略
7.3略
8.碳纖維管的使用注意事項(xiàng)
碳纖維管雖然具有質(zhì)輕,、堅(jiān)實(shí)、抗拉,、強(qiáng)度高等突出優(yōu)勢(shì),，但是在具體應(yīng)用中也有一定的局限性，首先其制作依靠模具成型,，難于更改尺寸,，因而無法適應(yīng)多尺寸多款式的訂單，現(xiàn)在的加工廠家還是依靠大批量訂做式訂單,。在使用中,，很多消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)碳纖維產(chǎn)品放置在陽光下會(huì)逐漸變白，因此碳纖維管材最好不要放置在陽光下，盡量貯藏在避光處,。除此之外,，因?yàn)樘祭w維管具有一定的導(dǎo)電性能，因此使用時(shí)必須特別注意防電,，禁止使用在需要絕緣的設(shè)備上,。
9.結(jié)語
碳纖維管材憑借其優(yōu)良的性能在多個(gè)行業(yè)擁有廣泛的應(yīng)用前景，但是這種優(yōu)良性能依靠的是有可靠保證的的原材料以及精湛的加工工藝,，不是所有貼上“碳纖維”三個(gè)字的產(chǎn)品都能帶來所期望的質(zhì)量,。所有正在或者準(zhǔn)備使用碳纖維管材的廠家都需要具備相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，才能對(duì)碳纖維管材進(jìn)行有效甄別,，為自身的產(chǎn)品帶來質(zhì)的飛躍,。
參考文獻(xiàn)
【1】《高性能碳纖維管纏繞芯模設(shè)計(jì)應(yīng)用的幾點(diǎn)體會(huì)》，王建華,、居建國,、甄華生，《全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議》,，1998年,。
【2】《碳纖維復(fù)合材料數(shù)控加工研究》，龔清洪,、林勇,、夏雪梅、楚王偉,，《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》,，2008.12。
【3】《碳纖維復(fù)合材料的孔加工》,，張萬軍,、劉永奇、錢秀松,，《纖維復(fù)合材料》，2005.3
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