碳纖維復合材料擁有質輕高強等諸多優(yōu)點,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、機器人手臂、醫(yī)療器械等方面有著廣泛應用。碳纖維管主要是靠碳纖維的拉應力來承受載荷,在投入使用之前需要對其強度進行檢測。
碳纖維管的生產工藝不同,所出來的產品強度也不同。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,對規(guī)格為1.6*50*500mm的碳纖維管進行檢測,可以發(fā)現(xiàn)碳纖維管平均抗壓強度能夠達到230MPa,超過載荷后會發(fā)生脆性破壞,基體的強度決定了碳纖維管的強度。
在對碳纖維管進行拉伸強度的測試中發(fā)現(xiàn),碳管能夠承受800MPa以上的拉伸強度,應變最大0.03,碳管的抗拉伸性能非常出色。
和鋼材料管對比,碳纖維管的拉伸強度優(yōu)勢是非常明顯的,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用,在受到撞機和壓力破壞下本身的剛度會產生嚴重下降,韌性不足是碳纖維復合材料最大的缺點。
與金屬材質相比,碳纖維復合材料有著各向異性的特點,所以在進行后加工的時候,極易出現(xiàn)分層、撕裂、毛刺等缺陷。所以對于碳纖維管的連接,建議采用結構膠或者打孔加鋼絲螺套來進行加工,除了保證連接的穩(wěn)定性,對于碳纖維制品的承力也有著非常積極的作用。
一般碳纖維管的強度都能夠滿足我們市場的需求,因為同樣的碳纖維管在質變輕下, 強度可以達到鋼材的10倍,所以替代傳統(tǒng)的鋼材肯定是沒有問題。