扇形管,碳纤维管与钢管比如何

发布时间:2021-04-10
碳纤维方管

在强度方面,碳纤维的抗拉强度为3000MPa,与树脂基质复合后制成的碳纤维管的抗拉强度约为1500MPa,而钢材的抗拉强度只有300-600MPa,钢管(如Q235)的抗拉强度只有370MPa-500MP。对比结果显而易见,碳纤维管抗拉伸荷载的能力要比钢管强得多。

碳纤维管的密度只有1.6g/cm3,钢管的密度为7.8g/cm3,密度越小,重量越清,减重效果越明显。对于无人机、机械臂、医疗器械等对产品或设备有减重要求的,碳纤维管的应用有助于提高产品的工作效率。钢管由于重量过大,对产品的使用效果、准确率、工作效率均会产生一定的影响,比如工业机械手臂,传统的机械手臂采用的是钢材或者铝合金等金属材质,在作业中,往往会出现因为机械手臂自重过大导致定位偏差、产品返工率等现象,长此以往会造成材料浪费、产品成本的增加。


扇形管 (11)


碳纤维圆管

耐疲劳性能方面,钢管等金属材质的疲劳强度极限是自身拉伸强度的30%-50%,而碳纤维管的疲劳强度极限为自身拉伸强度的70%-80%,在长期交变载荷条件下工作时,碳纤维管性能更稳定,使用寿命更长。并且管材多用于结构件,可以起到支撑作用,钢管等金属管材在产生裂纹之后,损伤程度会不断加重,可能会造成突然断裂,导致事故的发生。碳纤维管的断裂往往会经过基体损伤、开裂、界面脱粘、纤维断裂等一系列过程,并且在少数纤维发生断裂时,载荷会通过基体的传递分散到其他完好无损的纤维上去,安全性得到保障。

由上面可以看出来,碳纤维管与钢管相比,性能优势比较明显,在大部分应用上还是能满足取代条件的。但碳纤维管由于成本和技术限制等原因,尚不能形成大规模的量产,并且价格昂贵,普及应用相对困难,而钢管的生产技术和工艺相对成熟,成本也相对较低,所以在市场上普及率相对较高。



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