本篇文章給大家談談碳纖維設計心得，以及碳纖維設計心得感悟對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，碳纖維性能的優缺點及其對策，2、，碳纖維管加工與應用研究，3、，碳纖維的優點，4、，假如你是一個汽車設計師，你要設計一輛大量使用復合材料的小汽車，你會選擇哪種纖維？
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本文目錄一覽：
碳纖維性能的優缺點及其對策
碳纖維性能的優缺點通過其他加固材料對比 ：
（1）抗拉強度：碳纖維的抗拉強度約為鋼材的10倍。
（2）彈性模量：碳纖維復合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。
（3） 疲勞強度：碳纖維和芳綸纖維復合材料的疲勞強度高于高強綱絲。金屬材料在交變應力作用下，疲勞極限僅為靜荷強度的30%～40%。由于纖維與基體復合可緩和裂紋擴展，以及存在纖維內力再分配的可能性，復合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。
（4）重量：約為鋼材的五分之一。
（5）與碳纖維板的比較：碳纖維片材可以粘貼在各種形狀的結構表面，而板材更適用于規則構件表面。此外，由于粘貼板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強度不如片材。
碳纖維根據原料及生產方式的不同，主要分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產品包括PAN基碳纖維（高強度型）及瀝青基碳纖維（高彈性型）。
碳纖維管加工與應用研究
摘要：本文對碳纖維管材的性能、加工方法和應用進行了全面的介紹，說明碳纖維管材在民用和軍用領域的重要意義，有助于相關行業對本類產品做進一步的了解，推進碳纖維管材在更大范圍內得到應用。
關鍵詞：碳纖維管材 制作方法 應用
1.概述
碳纖維管又稱碳素纖維管，也稱碳管、碳纖管，這種材料是用碳纖維復合材料預浸入苯乙稀基聚脂樹脂經加熱固化拉擠纏繞做成的，碳纖維具有高強度、低密度、壽命長等特性，簡單的說，比鋁輕，比鋼硬，是良好的民用、軍用材料。近年來，我國在碳纖維方面的研究和利用也在突飛猛進地發展，碳纖維管作為應用最早、最廣泛的碳纖維制品已被許多行業所接受，這些行業在積極主動使用碳纖維管作為原有金屬制品的替代品，以期獲得產品質量的提升。本文就針對碳纖維管的優勢、加工方法及應用做一個綜合性的論述。
2.碳纖維管材的優點
2.1重量輕、強度高。
碳纖維管材密度小、重量輕，其比重僅是鋼材的四分之一，但是其抗拉強度很高，可達到3000MPa以上，是鋼材的6-12倍，是塑料制品的幾十倍。碳纖維管材輕質高強的特性，使其在運輸和施工安裝都具有顯著的優勢。
2.2耐腐蝕、抗老化，使用壽命長。
碳纖維材料能耐酸、堿、鹽、部分有機溶劑及其它腐蝕性侵蝕，在防腐蝕領域有其它金屬無法比擬的優越性，除此之外，其還有較好的耐水性和抗老化性，因此無論在腐蝕性的環境、惡劣的氣候還是潮濕的環境中，碳纖維管材的使用壽命都可達到25年以上。
2.3表面光滑美觀，可設計性強。
碳纖維管材是采用碳纖維復合材料預浸入苯乙稀基聚脂樹脂經加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制作過程中，可以通過不同的模具生產出各種型材，如：不同規格的碳纖維圓管，不同規格的方管，不同規格的片材，以及其它不規則異型材，具有一定的設計性。經過打磨噴漆，其表面顯得光滑美觀，在制作過程中也可以包3K進行表面包裝美化。
3.碳纖維管材的規格
碳纖維管材的型號規格多樣，按成型工藝不同可以分為拉擠管和纏繞管；按紋路不同可以分為平紋、斜紋和純黑；按表面處理不同可分為亮光、啞光；按形狀不同可以分方管、圓管和異形管，其中異型管包括橢圓管、工字管、半圓型管等。一般的碳纖維管材的直徑有10mm-800mm，長度最長可達10m。拉擠空心管1-25mm，壁厚0.5-5mm，拉擠實心管（棒）直徑0.5-30mm，編制空心管直徑1.0-70mm，壁厚0.5-5mm。
4.碳纖維管材的制作方法
4.1內芯模具的制作。
內芯模具要根據客戶對管材規格的要求進行制作，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，最好選擇具有良好剛性的金屬材料，如鋼和硬鋁，鋼的密度比硬鋁大，其硬度也比硬鋁大，但鋼的熱膨脹系數不及硬鋁。而高性能碳管制品是在高溫下進行固化的，如果采用硬鋁芯模，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，芯模宜選用金屬材料，而硬鋁則是首選材料。
芯模的封頭設計盡量使用扁橢球式，這種形狀可以保持筒身部分纏繞均勻，無堆積現象，防止出現“滑移“和“架空“現象。芯模的筒身部分可以制成等直徑，但是如果制品長度很長，同時考慮到機床的加工精度以及脫模等條件的限制，等直徑的筒身部分在應用中也許會存在困難，但是如果采取帶錐度的芯模就可以解決這個問題，實驗證明，1:1500-3500的錐度加工芯模筒身比較適宜。對較長的制品，制作芯模時可考慮分段對接芯模，以確保制品尺寸穩定。
通常在纏繞之前要在芯膜表面涂刷脫模劑，以便于之后的脫模，但是對于高性能碳管，有機類脫模劑在固化過程中易滲入樹脂中，造成制品缺陷，影響制品性能。如果在芯模表面涂覆一層含氟的脫模劑，就可以消除這種缺陷。
4.2根據規格要求，設計纖維層疊方式。
首先確定要做的板材厚度，按照厚度算出需要的層數，然后按照0°、45°、90°、-45°的順序疊層，然后模壓成型。
4.3將纖維層卷到內芯模具， opp卷制包裹。
4.3.1碳纖維管的加工成型方法主要涉及以下三種：纏繞成型法，將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用于制作圓柱體和空心器皿；擠拉成型法，先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣，然后在爐子里固化成型，這種方法簡單，適用于制備棒狀、管狀零件等；真空袋熱壓法，在模具上疊層，并覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，并在熱壓罐中固化。
4.3.2在碳纖維管的實際加工過程中，最基本的加工成型方法是纏繞法，這種方法易于實現機械化、自動化，比起其他方法，具有勞動條件好、勞動強度低、產品質量穩定、生產成本低等特點，所以應用十分廣泛。具體方式又稱為濕法纏繞，即將浸膠后的碳纖維集束，在一定張力控制下直接纏繞在芯膜上的工藝方法。其原理是采用卷管機上的熱輥使預浸料軟化，熔化預浸料上面的樹脂膠粘劑。在一定張力下，在輥的旋轉操作過程中，利用輥和心軸之間的摩擦，將預浸料連續卷到管芯上，直至所要求的厚度，然后通過冷輥冷卻定型。根據成型工藝中預浸料的上料方法，可分為手動上料法和連續機械方法。纏繞線型的方法是保證碳纖維纏繞產品質量的重要前提，管道的使用情況不同，纏繞線型也不同，具體線型有環向纏繞、縱向平面纏繞和螺旋纏繞三種。
4.3.3纏繞成型法的基本操作過程是：首先，清理輥筒，然后熱輥加熱到設定溫度，調整預浸料張力。在輥筒上不施加壓力，將引布先在涂有脫模劑的管芯上包繞一圈，然后放下壓輥，將引頭布在熱輥，同時將預浸料拉出來，貼在加熱部分頭布，與引頭布相搭接。引頭布的長度約為800-1200mm，視管徑而定，引頭布與膠布的搭接長度，一般為150-250mm。
在卷制厚壁管時，在正常運行時，將芯模的旋轉速度適當加快，靠近壁厚度設計放慢速度，以達到設計厚度，切斷膠布。然后在保持壓輥壓力的情況下，繼續使芯模旋轉1-2圈。最后提升壓輥，測量管坯外徑，合格后，從卷管機上取出，送入固化爐中固化成型。
4.4烘烤硬化，去OPP，脫芯。
將定型好的卷料從卷繞機取出，在固化爐中固化。管材固化后，去除芯模型，即可以得到復合材料纏繞管材，這個過程也叫固化脫模。在脫模過程中，車加工或鉗工去除封頭，再脫下制品，這有可能損及芯模表面，影響芯模的反復使用，可以利用耐高溫膠粘劑補平或者焊接再磨削到位。
4.5 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，將半成品的兩端多余部分去除，形成統一整齊的切面，然后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。
5.碳纖維管的連接方法：
碳纖維管的連接方式有以下幾種：
最常用的是用環氧樹脂來連接，連接成功后如果管子里面一般會有殘留的樹脂，可以用丙酮清洗干凈。
其次，利用碳纖維管自身的結構來連接也比較常見。用碳鈦復合接頭在碳纖維管成型的過程中進行復合連接，不過，在連接的時候必須要考慮好受力的方式和連接件的結構。
另外，還可以用鉆孔連接，只不過碳纖維管的強度大，硬度高，鉆孔很不容易，不小心就會導致管子裂開，所以對操作水平有較高的要求。
碳纖維管也可以用粘膠的方式連接，相對比較簡單，要是使用機械方式就很困難，因為碳纖維產品本身的強度和硬度，很難找到比它性能好的加工工具，即便有也非常昂貴，而且磨損比較快。
6.碳纖維管的應用
碳纖維管材的應用范圍非常廣泛，其輕而強的力學特性和耐疲勞性，使其適用于航空、航天、建筑、機械設備、軍工、體育休閑等結構材料；其耐腐蝕、耐熱、垂直度好（±0.2mm）、機械強度高的特性，使產品適用于線路板印刷設備的傳動軸及醫療器械等；其強度高、抗老化，防紫外線、機械性能好的特性，適用于帳蓬、建筑建材、蚊帳、球袋、箱包、窗簾、廣告展架、雨傘、風帆、健身器材、箭桿、球桿、高爾夫練習網、旗桿開關插銷、水上運動器具等。碳纖維套管的保護線材、阻燃、增加線材強度等特性，近年來也頗受智能化領域的青睞。
7.碳纖維管的選擇
用于碳纖維管生產方面的碳纖維含量多少，直接決定其力學性能表現和價值。在選擇碳纖維管的時候，除了要關注碳纖維管中的碳纖維含量，也要重視用于生產碳纖維管的復合材料成分，不同的添加成分對產品的性能有不同的影響。但是最關鍵的一點，因為碳纖維復合材料屬于高新材料，整個行業特別是民用這一領域起步比國外要落后二三十年，國內無論是碳纖維生產商還是加工制造廠家都數量有限，隨著這個行業的興起，很多小作坊式的加工商也躋身行列，造成了技術水平層次不齊，產品質量缺乏保證等問題。因而，在碳纖維管材的選擇和訂制方面，本文綜合行業調查數據，羅列出該類型產品有一定影響力和品牌信譽的生產廠家，以供咨鑒。
7.1無錫威盛新材料科技有限公司（簡稱：威盛新材），是一家研發、制造碳纖維零部件的專業制造商，該公司擁有4000多平方的生產車間，配備大型熱壓機、熱壓罐、液壓成型臺、CNC高速銑床等多種設備，采用臺灣及日本等國際一流品牌原材料，產品通過美國UL、SGS以及ISO9001:2008等相關認證，產品常年出口歐美等國家。
7.2略
7.3略
8.碳纖維管的使用注意事項
碳纖維管雖然具有質輕、堅實、抗拉、強度高等突出優勢，但是在具體應用中也有一定的局限性，首先其制作依靠模具成型，難于更改尺寸，因而無法適應多尺寸多款式的訂單，現在的加工廠家還是依靠大批量訂做式訂單。在使用中，很多消費者發現碳纖維產品放置在陽光下會逐漸變白，因此碳纖維管材最好不要放置在陽光下，盡量貯藏在避光處。除此之外，因為碳纖維管具有一定的導電性能，因此使用時必須特別注意防電，禁止使用在需要絕緣的設備上。
9.結語
碳纖維管材憑借其優良的性能在多個行業擁有廣泛的應用前景，但是這種優良性能依靠的是有可靠保證的的原材料以及精湛的加工工藝，不是所有貼上“碳纖維”三個字的產品都能帶來所期望的質量。所有正在或者準備使用碳纖維管材的廠家都需要具備相關的基礎知識，才能對碳纖維管材進行有效甄別，為自身的產品帶來質的飛躍。
參考文獻
【1】《高性能碳纖維管纏繞芯模設計應用的幾點體會》，王建華、居建國、甄華生，《全國復合材料學術會議》，1998年。
【2】《碳纖維復合材料數控加工研究》，龔清洪、林勇、夏雪梅、楚王偉，《機械設計與制造》，2008.12。
【3】《碳纖維復合材料的孔加工》，張萬軍、劉永奇、錢秀松，《纖維復合材料》，2005.3
（版權所有，未經許可，禁止轉載）
碳纖維的優點
碳纖維的優點有：其軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。
碳纖維與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。
擴展資料
碳纖維的應用領域
一、復合材料
碳纖維在傳統使用中除用作絕熱保溫材料外。 多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維已成為先進復合材料最重要的增強材料。
二、土木建筑
土木建筑領域：碳纖維也應用在工業與民用建筑物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結構等的加固補強， 在鐵路建筑中，大型的頂部系統和隔音墻在未來會有很好的應用，這些也將是碳纖維很有前景的應用方面。
三、航空航天
碳纖維是火箭、衛星、導彈、戰斗機和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰略基礎材料。將碳纖維復合材料應用在戰略導彈的彈體和發動機殼體上，可大大減輕重量，提高導彈的射程和突擊能力，如美國80年代研制的洲際導彈三級殼體全都采用碳纖維和環氧樹脂復合材料。
四、汽車材料
汽車內外裝飾中開始大量采用。碳纖維作為汽車材料，最大的優點是質量輕、強度大，重量僅相當于鋼材的20%到30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。
五、體育用品
碳纖維在運用在運動休閑領域中，像球桿、釣魚竿、網球拍羽毛球拍、自行車、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等運動用品都是碳纖維的主要用戶之一。碳纖維運用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機、筆記本電腦等電子產品也可以看到碳纖維的身影。
參考資料來源：百度百科-碳纖維
假如你是一個汽車設計師，你要設計一輛大量使用復合材料的小汽車，你會選擇哪種纖維？并給出原因。
碳纖維。
理由碳纖維設計心得：具體來看碳纖維設計心得，碳纖維是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，需要經過碳化及石墨化處理。這是一種性能優異碳纖維設計心得的新材料，質量只有鋼的四分之一，強度卻是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量也比鋼要強。
但是，這種材料耐沖擊性比較差，很容易受到損傷，所以汽車在制造時，不用于承受側面沖擊的部分。一般來說， 碳纖維材料主要用于汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等配件的制件。一些豪華的汽車上面，車身和底盤常應用碳纖維材料，這樣就可以保證汽車有著足夠的強度和剛度，而且汽車的重量得以降低，油耗也相對降低。
汽車上碳纖維材料的應用，不僅實現汽車的輕量化，而且也滿足了汽車剛性的要求，滿足了人們節能降耗方面的要求。
擴展資料
發展方向：
20世紀90年代初，高性能及超高性能碳纖維已問世，預料今后工作將致力于完善工藝、擴大生產、降低成本和開發應用。
一些特種碳纖維，如抗氧化碳纖維(以提高復合材料的使用溫度)、低纖度碳纖維(做0.035 mm超薄型預浸帶用)、高導熱低電阻碳纖維(以滿足屏蔽電磁、射頻干擾用，并可散發多余的熱能)、低熱膨脹系數碳纖維(供衛星天線系統、反射鏡等用)，中空碳纖維(用于飛機制造工業。
提高復合材料的沖擊韌性，核反應堆中的高溫過濾介質，分離生物分子血清和血漿用的介質)和活性碳纖維，隨著科學及工程的發展會有很大發展。氣相生長碳纖維近期內在穩定工藝 ，連續化生產方面會有明顯進展，工業化生產的日期預料不會太遠。
碳纖維地暖的優缺點
一、優點：
1、吸附速度快：對氣體的吸附一般在數十秒至數分鐘達到吸附平衡碳纖維設計心得，比GAC高2-3個數量級。
2、耐溫性能好：在惰性氣體中耐高溫1000℃以上碳纖維設計心得，在空氣中著火點達500℃。在300℃的連續高溫中能夠保障30000小時的使用壽命。
3、耐酸、耐堿，具有良好的導電性能和化學穩定性。
二、缺點：
1、比較土暖等取暖方式，安裝費用較高，需要鋪設地暖專用地板，房間地面需在水泥地面增高2到4厘米，層高低于2.5M的房間會感到壓抑。
2、衛生間廚房等可能被水泡的地方安裝費用相對較高，無法使用實木地板，可以使用復合木地板和瓷磚、大理石地面。
擴展資料：
工作原理：
碳纖維電地暖是大量的碳顯微晶體在電場作用下，能夠相互摩擦、振蕩，晶體在電場作用下作“布朗運動”，并產生大量的熱量。從而實現“電能熱能”的轉換大量的實驗數據證實，碳纖維晶體的電一熱轉換效率送到碳纖維設計心得了98%以上，比常用的鎳鉻合金等電熱絲高出20%以上碳纖維電地暖系統能效分析。
當室內風速小于0.05ms時，平均輻射溫度變化1℃對人體熱感覺的影響基本相同，由碳縫電地暖所產生的遠紅外平均輻射溫度較高，面且室內沿高度方向向上溫度分布均勻，溫度梯度小，人處于加熱區內、而散熱器供暖溫度最高區位于墻體、使用對流加熱原理。
溫度梯度大，當人的感覺溫度相同時，碳纖維電地暖供暖房間的室內空氣平均溫度要低于對流供房間的瓷氣溫度，降低房間熱負荷。在等效熱舒適條件下，碳纖維電地暖輻射采暖的室內計算溫度可比傳統對流散熱器供暖系統低2-3℃。
參考資料來源：百度百科-炭纖維地暖
百度百科-地暖
關于碳纖維設計心得和碳纖維設計心得感悟的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。
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