芯模的材質(zhì)

不同材質(zhì)的芯模對管件的表面精度和性能有一定的影響。一些低端碳纖維管采用聚乙烯醇砂、木纖維增強(qiáng)塑料等材料制成纏繞芯軸，但這些材料要么難以承受150℃以上的固化溫度，要么工藝水平太粗糙，無法生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維管。與硬鋁相比，鋼和硬鋁是兩種常用的芯模材料。鋼的密度和硬度高于硬鋁，但鋼的熱膨脹系數(shù)不如硬鋁。高性能碳管需要高溫固化，環(huán)氧樹脂體系的固化溫度也可以達(dá)到170℃。在這種情況下，硬鋁熱膨脹引起的固化內(nèi)壓可以提高碳管的密度和力學(xué)性能。

芯模的設(shè)計

除了芯模本身的材料外，筒體部分的設(shè)計還直接關(guān)系到碳纖維管的長度。如果碳纖維管長度較短，則芯模筒部可制成等徑，如果管長要求較長，則在機(jī)床加工精度和脫模的限制下，等徑長筒難以應(yīng)用，因此，采用錐形芯模更合適。另外，在已知產(chǎn)品長度的基礎(chǔ)上增加10-20毫米的長度，便于后續(xù)加工操作。對于大長徑比的碳纖維管，通過兩級芯模對接和螺旋纏繞，可以減小碳纖維管直徑的波動范圍，減少碳纖維管兩級內(nèi)外徑之間的間隙。

纏繞的設(shè)計參數(shù)

在纏繞過程中，纏繞厚度、纏繞角度和纏繞角度順序?qū)μ祭w維管的性能有很大影響。例如，在傳動軸和其他產(chǎn)品中使用碳纖維管時，應(yīng)在橫截面上產(chǎn)生相對運動，當(dāng)層向與軸向成0°時，可減小橫截面之間的相對運動，在±45°處鋪設(shè)可提高軸的扭轉(zhuǎn)阻力。在傳動軸中使用碳纖維管等，可以減小截面間的相對運動。90°方向鋪裝能抵抗初始扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下的剪應(yīng)力，扭矩較大時抗剪承載力降低，但纏繞過程不能包覆0°鋪裝層，從而增大接近±45°和90°鋪裝角的比例。這些都有利于提高碳纖維管材的抗扭強(qiáng)度。同樣，纏繞厚度和纏繞角度的順序?qū)μ祭w維管的性能也有相應(yīng)的變化規(guī)律。

脫模的技術(shù)要點

為了促進(jìn)釋放，通常在卷繞之前將脫模劑施加到芯模的表面上，但是在高性能碳纖維管的制造中，基于有機(jī)的脫模劑在固化過程中容易滲透到樹脂中，從而對管材的成品造成損害并影響管的性能。為了避免這種情況的發(fā)生，選擇含氟釋放劑可以有效地減少缺陷。芯模需要反復(fù)使用，如果車頭被汽車加工取下或脫模時安裝，會對芯模表面造成損壞。在這種情況下，需要使用耐高溫粘合劑修復(fù)傷口或使用焊接，然后研磨到位。否則，將直接影響下一批碳纖維管的質(zhì)量。

從理論上講，碳纖維管比傳統(tǒng)金屬管具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小、抗蠕變、自潤滑、抗疲勞、使用壽命長、吸能、抗震等性能優(yōu)勢。最重要的是它的密度小，重量輕，與同一根鋼管相比可以減輕80%以上的重量。然而，從應(yīng)用的角度來看，碳纖維管能否真正體現(xiàn)上述性能優(yōu)勢，仍取決于實際生產(chǎn)中的諸多技術(shù)因素。