卷绕碳纤维管与拉挤碳纤维管两种工艺介绍
- 发布时间：2023-10-25
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卷绕预浸料碳纤维管和拉挤碳纤维管是碳纤维管材较为常见的两种工艺形式，两种碳纤维管在成品性能与实际应用方面存在一定的差异。
卷绕预浸料碳纤维管：
卷绕预浸料碳纤维管通过使用斜纹碳纤维预浸料或单向预浸料层层卷绕在金属芯轴上，然后经高温固化而成。在此过程中，通过两个方面对管材进行质量管控：一是确保金属芯轴的尺寸一定要准确合适，因为碳纤维预浸料是缠绕在芯轴的外侧，芯轴本身的外径需要与其制造的碳纤维管的内径相匹配；二是精心设计卷绕碳纤维复合材料预浸料的铺层方案，缠绕在芯轴上的碳纤维预浸料的层数和厚度决定了碳纤维管的外径，编织碳纤维预浸料的纤维在 0°轴（管的长度向下）和 90°轴（围绕管的圆周）定向，这些铺层为管材增加了所谓的箍强度，使其不易受到挤压或爆裂力的影响，而 0°轴上的单向预浸料主要能提高管材的纵向刚度。
正因为铺层方案对管材的具体性能有直接影响，所以智上新材料着重通过改变碳纤维预浸料的叠层，或通过交替单向碳纤维预浸料的方向，对碳纤维管材成品的性能进行调整，使之能够更好地达到应用需求。例如，用于传动轴的管材需要应对扭转力，因此碳纤维单向带铺层时可以离轴对齐，以±45°这样的方式更好地应对这些扭转力。
采用卷绕预浸料方式制作的碳纤维管非常适合需要高弯曲刚度和轻量化应用的配套设备，如自动化机械辊轴、机器人手臂、设备伸缩杆和无人机部件等。此外，这些管材在制作时可根据需要选择高模量和超高模量碳纤维材料，也可选择一些特殊的外层织物进行包覆。
拉挤碳纤维管：
拉挤成型是将碳纤维束在树脂中浸渍后，使其通过预定内腔型面的模具，其中心轴和模具之间的空间将决定碳纤维管的壁厚，再以微波加热等方式使其迅速进入凝胶化状态，从而实现固化成型的一种工艺。
因为这种技术可以实现自动化的连续成型，加工效率高，人工成本低，却可以获得品质优良、内部孔隙率极低且具有精确尺寸的产品，所以拉挤碳纤维管是目前制造连续碳纤维复合材料型材比较具有成本效益的方法。该技术特别适用于具有一定的断面形状，且长度方向要求非常直的部件成型。
从理论上说，拉挤碳纤维管的制造工艺可生产几乎任何长度的管材，而管材成品的运输往往成为主要的限制条件。但实际上，拉挤碳纤维管在应用中的局限性也很大，这种通过连续拉拔进行赋形的工艺，仅限于制造一些特定的型面产品，例如圆形、方形、工字型的管材等。
卷绕预浸料碳纤维管：
卷绕预浸料碳纤维管通过使用斜纹碳纤维预浸料或单向预浸料层层卷绕在金属芯轴上，然后经高温固化而成。在此过程中，通过两个方面对管材进行质量管控：一是确保金属芯轴的尺寸一定要准确合适，因为碳纤维预浸料是缠绕在芯轴的外侧，芯轴本身的外径需要与其制造的碳纤维管的内径相匹配；二是精心设计卷绕碳纤维复合材料预浸料的铺层方案，缠绕在芯轴上的碳纤维预浸料的层数和厚度决定了碳纤维管的外径，编织碳纤维预浸料的纤维在 0°轴（管的长度向下）和 90°轴（围绕管的圆周）定向，这些铺层为管材增加了所谓的箍强度，使其不易受到挤压或爆裂力的影响，而 0°轴上的单向预浸料主要能提高管材的纵向刚度。
正因为铺层方案对管材的具体性能有直接影响，所以智上新材料着重通过改变碳纤维预浸料的叠层，或通过交替单向碳纤维预浸料的方向，对碳纤维管材成品的性能进行调整，使之能够更好地达到应用需求。例如，用于传动轴的管材需要应对扭转力，因此碳纤维单向带铺层时可以离轴对齐，以±45°这样的方式更好地应对这些扭转力。
采用卷绕预浸料方式制作的碳纤维管非常适合需要高弯曲刚度和轻量化应用的配套设备，如自动化机械辊轴、机器人手臂、设备伸缩杆和无人机部件等。此外，这些管材在制作时可根据需要选择高模量和超高模量碳纤维材料，也可选择一些特殊的外层织物进行包覆。
拉挤碳纤维管：
拉挤成型是将碳纤维束在树脂中浸渍后，使其通过预定内腔型面的模具，其中心轴和模具之间的空间将决定碳纤维管的壁厚，再以微波加热等方式使其迅速进入凝胶化状态，从而实现固化成型的一种工艺。
因为这种技术可以实现自动化的连续成型，加工效率高，人工成本低，却可以获得品质优良、内部孔隙率极低且具有精确尺寸的产品，所以拉挤碳纤维管是目前制造连续碳纤维复合材料型材比较具有成本效益的方法。该技术特别适用于具有一定的断面形状，且长度方向要求非常直的部件成型。
从理论上说，拉挤碳纤维管的制造工艺可生产几乎任何长度的管材，而管材成品的运输往往成为主要的限制条件。但实际上，拉挤碳纤维管在应用中的局限性也很大，这种通过连续拉拔进行赋形的工艺，仅限于制造一些特定的型面产品，例如圆形、方形、工字型的管材等。
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