碳纤维板材的应用
制作精良的碳纤维板材纹路清晰、表面平整、光亮如镜、厚度公差小,具有强度高、重量轻、耐腐蚀、在较大温差下变异小等优势性能,因而可以广泛应用于各种需要减重的高强度的结构件中,以下仅举几个最常见的案例为证。
1、无人机部件
无人机的机壳是整个飞行系统的载体,飞控、GpS等主要部件都需要由机身外壳包裹和保护,选用碳纤维板材这种高强度重量轻的材料,有助于提高无人飞机性能的可靠性以及准确性。由碳纤维板材制成的机体轻,吕梁碳纤维板,抗拉强度却能达到普通钢材的10倍以上,具有优异的抗蠕变和抗震性,同时具有良好的耐久性和耐腐蚀性,对耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀也有一定的承受性,可以有效延长无人机的使用寿命。其在外观方面呈现出的平整度好、表面光泽度高、美观大方等特点,也受到许多高端无人机制造厂的青睐。
2、医疗放射设备部件
碳纤维复合材料除了优异的力学性能表现外,其制作成的板材还有X射线透过率高、损耗低的特点,1mm的CFRp板,它的X光透过率能达到96%,散射和吸收消耗却只有4%,碳纤维板 切割,总损耗也不足铝的1/5。再加上它的密度很低,只有1.5g/cm3,碳纤维板 cnc 加工,使用轻便,因而被CT床板、乳腺托架等多种医疗器械所采用。但是用于医疗器械的碳纤维板材在质量及各项指标方面要求非常高,以无锡威盛新材料科技有限公司为国内一家知名医疗器械商订制的一款碳纤维医疗板为例,该款碳纤维板材产品要求碳纤维纹路清晰整齐,不能有丝毫的乱纹,板材表面光洁,有丁点杂质、白点、划痕、凹坑、针孔都不能通过验收,在厚度公差上要保持在±0.05mm以内,板材的平整度要达到相关的国际标准。因而,为了保证品质,该种板材的一切生产过程必须在无尘室中进行,每道工序到要经过严格检查,每批自检都有很高比例的淘汰率,这样最后的成品方能达到高精密放射器械的使用标准,因此硬件设施一般、操作不够规范的碳纤维制造企业很难胜任。
3、机械零部件
因为碳纤维板材具有可加工性,供应碳纤维板,因此可以按照图纸加工成各种形状的平面,并且可以在板材上面做出各种孔、沟槽,便于与其他部件组合使用,所以被许多高精密机械用来代替金属材质制做成零部件。用碳纤维板材制成的机械零部件具有质量轻、强度大、耐磨损等特点,根据机械需要,还可以通过定制选择阻燃、增韧、不导电等特定性能。
在一些资历不是很高的碳纤维加工厂商里,很多都会遇到碳纤维复合材料机械切削加工出现的各种情况:
1、材料呈层状,块状崩落、撕裂,最严重的情况是整个加工件报废。
2、刀具磨损快,如果使用钝刀具加工,更加容易造成胚料损伤,而在精加工的时候,刀具的形状和尺寸有所变化,会影响产品的形状和尺寸。另外,对规定直径尺寸的刀而言,刀具的磨损会引起孔、槽尺寸的不稳定。
3、刀具的使用方法不够准确,寿命短,耐用度低,使产品的加工成本大大提高了,无法保证质量稳定和加工成本。
康特公司从以往的经验总结出,双刃压迫式铣刀采用左、右螺旋刃的设计,锋利的切削刃同时具有上切和下切的螺旋梢,切削时平衡刀具上下轴向力,确保将切削力合力指向材料的内侧,以获得稳定的切削条件,可抑制材料分层现象的产生。该刀具适用于加工较厚的碳纤维层合材料或夹层材料。
同时较深的排屑槽在切削加工过程中能够通过切屑的排出带走大量的切削热,避免碳纤维复合材料机体的损伤。此外,带金刚石涂层的刀具表面能够提高刀具的耐磨性能,延长刀具的使用寿命。
切削工艺对碳纤维复合材料性能的影响是碳纤维复合材料加工技术研究中最重要的内容,国内外在这方面的研究尚处于起步阶段,有许多工作有待进行。目前碳纤维复合材料的二次加工方法主要就是传统的机械加工和特种加工两种。
特种加工方法包括激光加工、水射流切割、电火花加工、超声波加工和电化学加工等,在加工精度、加工复杂型面等方面有较大的发展潜力,目前还处于研究阶段。目前传统的机械加工方法仍是复合材料加工的主要手段。
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