江蘇博實科技:碳纖維複合材料圓管是碳纖維材料應用中的典型產品,由於在比強度、比模量、線膨脹係數、耐腐蝕性、抗疲勞性和阻尼係數等方面比金屬圓管更具優勢,已成為一種重要的結構材料,被廣泛用於機械輥軸、高精度檢具、光學遙感器、以及各種設備支架等的製造,在輕量化工業裝備、無人機、醫療器械、熱敏感、體育休閒等領域有著較好的應用前景。

碳纖維管對內徑尺寸精度控制不嚴,但對外徑要求較高,模具的選擇對外徑尺寸有較大影響。對於纖維纏繞工藝或者卷制工藝來說,因為纖維纏繞時受到壓緊力,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,較好選擇具有良好剛性的金屬材料,如鋼和硬鋁,鋼的密度和硬度都比硬鋁大,但鋼的熱膨脹係數不及硬鋁。而高性能碳管制品是在高溫下進行固化的,如果採用硬鋁芯模,可通過硬鋁熱膨脹產生的固化內壓,提高碳管的密度和力學性能。所以在高性能碳管的纏繞工藝中,芯模宜選用硬鋁。
碳纖維圓管多採用卷制工藝製作,首先根據所需管材的規格裁切好碳纖維預浸料以及選擇合適的內芯模具,然後利用卷管機的溫度將碳纖維預浸料軟化,然後均勻的卷制到內芯模具上。管材尺寸精度的控制首先要考慮到模具, 芯模的選擇原則是用線膨脹係數較大的彈性材料做成型模,以線膨脹係數小的鋼材作為輔助模具。

在卷制過程中,合理的鋪層角度可以優化力學性能,常見的鋪層角度有0°、±45°、 90°。當所有預浸料卷制完畢後,在表面裹上一層OPP帶,最後送入熱壓罐中高溫固化成型。成型之後,脫去OPP帶,就得到碳纖維管的粗坯。兩端切去不光滑平整的部分,經過多道工序進行打磨、拋光。初步完成的碳纖維管還需要進一步加工,首先根據成品的規格,將半成品的兩端多餘部分去除,形成統一整齊的切面,然後經過專業打磨機和人工手工打磨、拋光,才能形成光滑而有光澤的表面。
隨著碳纖維圓管在實際應用中輕量化的效果逐漸顯現,在印刷、造紙、塑料、薄膜、紡織、鋰電池極片卷繞機等行業的輥軸類也開始逐步用其取代傳統金屬類管材。在此背景下,高強度低重量的碳纖管如果能在表面質量和製造精度上得到進一步提升,無疑是為其進軍更高端和更廣闊的市場掃清了一大障礙。