多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及復(fù)合材質(zhì)制品制作領(lǐng)域，尤其涉及工程機(jī)械的復(fù)合材料臂架。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，碳纖維是一種的力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。碳纖維拉伸強(qiáng)度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要決定于炭化處理的溫度。一般經(jīng)過(guò)高溫3000°C石墨化處理，密度可達(dá)2.0克每立方厘。再加上它的重量很輕，它的比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強(qiáng)度是鐵的20倍。碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其它纖維不同，它有各向異性的特點(diǎn)。碳纖維的比熱容一般為7.12。熱導(dǎo)率隨溫度升高而下降平行于纖維方向是負(fù)值(0.72到0.90)，而垂直于纖維方向是正值(32到22)。碳纖維的比電阻與纖維的類型有關(guān)，在25°C時(shí)，高模量為775，高強(qiáng)度碳纖維為每厘米1500。這使得碳纖維在所有高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度和比模量。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比，碳纖維在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，可以稱為新材料之王。
[0003]碳纖維除了具有一般碳素材料的特性外，碳纖維編織布其外形有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物，又由于比重小，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其比強(qiáng)度、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500兆帕以上，是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量為230到430G帕亦高于鋼；因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000兆帕以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59兆帕左右，其比模量也比鋼高。與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量(指表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量)是玻璃纖維的3倍多；與凱芙拉纖維相比，不僅楊氏模量是其的2倍左右。碳纖維環(huán)氧樹脂層壓板的試驗(yàn)表明，隨著孔隙率的增加，強(qiáng)度和模量均下降?？紫堵蕦?duì)層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量的影響非常大;拉伸強(qiáng)度隨著孔隙率的增加下降的相對(duì)慢一些;拉伸模量受孔隙率影響較小。
[0004]碳纖維還具有極好的纖度(纖度的表示法之一是9000米長(zhǎng)纖維的克數(shù))，一般僅約為19克，拉力高達(dá)300kg每微米。幾乎沒(méi)有其他材料像碳纖維那樣具有那么多一系列的優(yōu)異性能，因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域。在不接觸空氣和氧化劑時(shí)，碳纖維能夠耐受3000度以上的高溫，具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，碳纖維要溫度高于1500°C時(shí)強(qiáng)度才開始下降，而且溫度越高，纖維強(qiáng)度越大。碳纖維的徑向強(qiáng)度不如軸向強(qiáng)度，因而碳纖維忌徑向強(qiáng)力(即不能打結(jié))而其他材料的晶須性能也早已大大的下降。另外碳纖維還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械臂一般均為金屬材質(zhì)，重量較重，如果將金屬臂體的壁厚減小，重量減輕又導(dǎo)致強(qiáng)度不夠，機(jī)械臂上運(yùn)動(dòng)中會(huì)發(fā)生撞擊，金屬臂體在沖擊力下容易變形，有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種耐沖擊性能好，不易變形損壞，重量輕便的多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，提供了以下技術(shù)方案:多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂，其特征在于包括長(zhǎng)方形臂體，臂體表面包裹有碳纖維復(fù)合材料層，碳纖維復(fù)合材料層外設(shè)置有厚度為6?8mm的耐沖擊層，所述耐沖擊層為聚氨酯泡沫塑料，所述耐沖擊層表面設(shè)置有一層0.3mm的無(wú)機(jī)耐火材料層，無(wú)機(jī)耐火材料層上設(shè)置有涂料層，所述臂體為厚度為3mm的鋁合金方管，方管外周面設(shè)置有若干條狀凸塊，條狀凸塊嵌接于碳纖維復(fù)合材料層內(nèi)，所述條狀凸塊的截面為Y字型，所述條狀凸塊平行間隔排布，一條條狀凸塊的末端對(duì)應(yīng)另一條條狀凸塊的首端。
[0008]作為優(yōu)選，所述碳纖維復(fù)合材料層由碳纖維和基體樹脂熱聚制成。
[0009]作為優(yōu)選，所述碳纖維復(fù)合材料層包括上中下三層，上下兩層為厚度為0.5mm的碳纖維布層，中層為微孔蜂窩層，所述微孔蜂窩層為環(huán)氧樹脂。
[0010]本實(shí)用新型有益效果:本發(fā)明通過(guò)對(duì)臂體材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，大大提高了強(qiáng)度和耐沖擊力，延長(zhǎng)使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的主視圖。
[0012]圖2為圖1的左視圖。
[0013]圖3為圖1中凸塊的排布結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1:多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂，包括長(zhǎng)方形臂體I，臂體I表面包裹有碳纖維復(fù)合材料層2，碳纖維復(fù)合材料層2外設(shè)置有厚度為6?8mm的耐沖擊層3，所述耐沖擊層3為聚氨酯泡沫塑料，所述耐沖擊層3表面設(shè)置有一層0.3mm的無(wú)機(jī)耐火材料層4，無(wú)機(jī)耐火材料層4上設(shè)置有涂料層5，所述臂體I為厚度為3mm的鋁合金方管，方管外周面設(shè)置有12條狀凸塊1.1，條狀凸塊1.1嵌接于碳纖維復(fù)合材料層2內(nèi)，所述條狀凸塊1.1的截面為Y字型，所述條狀凸塊I.I平行間隔排布，一條條狀凸塊I.I的末端對(duì)應(yīng)另一條條狀凸塊I.I的首端。所述碳纖維復(fù)合材料層2由碳纖維和基體樹脂熱聚制成。所述碳纖維復(fù)合材料層2包括上中下三層，上下兩層為厚度為0.5mm的碳纖維布層2.1，中層為微孔蜂窩層2.2，所述微孔蜂窩層2.2為環(huán)氧樹脂。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂，其特征在于包括長(zhǎng)方形臂體，臂體表面包裹有碳纖維復(fù)合材料層，碳纖維復(fù)合材料層外設(shè)置有厚度為6?8mm的耐沖擊層，所述耐沖擊層為聚氨酯泡沫塑料，所述耐沖擊層表面設(shè)置有一層0.3mm的無(wú)機(jī)耐火材料層，無(wú)機(jī)耐火材料層上設(shè)置有涂料層，所述臂體為厚度為3mm的鋁合金方管，方管外周面設(shè)置有若干條狀凸塊，條狀凸塊嵌接于碳纖維復(fù)合材料層內(nèi)，所述條狀凸塊的截面為Y字型，所述條狀凸塊平行間隔排布，一條條狀凸塊的末端對(duì)應(yīng)另一條條狀凸塊的首端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂，其特征在于所述碳纖維復(fù)合材料層由碳纖維和基體樹脂熱聚制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂，其特征在于所述碳纖維復(fù)合材料層包括上中下三層，上下兩層為厚度為0.5mm的碳纖維布層，中層為微孔蜂窩層，所述微孔蜂窩層為環(huán)氧樹脂。
【專利摘要】多功能大尺寸復(fù)合材料機(jī)械臂，包括長(zhǎng)方形臂體，臂體表面包裹有碳纖維復(fù)合材料層，碳纖維復(fù)合材料層外設(shè)置有厚度為6~8mm的耐沖擊層，所述耐沖擊層為聚氨酯泡沫塑料，所述耐沖擊層表面設(shè)置有一層0.3mm的無(wú)機(jī)耐火材料層，無(wú)機(jī)耐火材料層上設(shè)置有涂料層，所述臂體為厚度為3mm的鋁合金方管，方管外周面設(shè)置有若干條狀凸塊，條狀凸塊嵌接于碳纖維復(fù)合材料層內(nèi)，所述條狀凸塊的截面為Y字型，所述條狀凸塊平行間隔排布，一條條狀凸塊的末端對(duì)應(yīng)另一條條狀凸塊的首端。通過(guò)對(duì)臂體材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，大大提高了強(qiáng)度和耐沖擊力，延長(zhǎng)使用壽命。
【IPC分類】B25J18/00
【公開號(hào)】CN205201563
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520868244
【發(fā)明人】景徐榮
【申請(qǐng)人】宜興市中碳科技有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日