碳纤维设计心得感悟(碳纤维设计心得感悟总结)

今天给各位分享碳纤维设计心得感悟的知识，其中也会对碳纤维设计心得感悟总结进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！，本文目录一览：，1、，碳纤维车身的优缺点是什么？，2、，碳纤维的优点，3、，长丝碳纤维和碳晶那个更节能更舒适换有他们有什么区别，4、，碳纤维有什么优缺点，可以应用到什么领域？

今天给各位分享碳纤维设计心得感悟的知识，其中也会对碳纤维设计心得感悟总结进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

1、碳纤维车身的优缺点是什么？
2、碳纤维的优点
3、长丝碳纤维和碳晶那个更节能更舒适换有他们有什么区别
4、碳纤维有什么优缺点，可以应用到什么领域？
5、碳纤维管加工与应用研究

碳纤维车身的优缺点是什么？

碳纤维车身的优缺点

优点:重量轻，吸震性能强，坚固

缺点:成本极高

碳纤维的强度高干超高强度钢2倍以上，比铝轻30%，比钢轻50%，强度却是钢的7至9倍，

早用于航空、航天、军工等科技高精尖领域，因为重量极轻吸震能力优秀、舒适性高，但表面硬度不佳，当施予之外力高于其破坏强度时，会造成断裂，也因为这个原因，碳纤维具备了在发生碰撞时强大的吸能表现。传统的钣金修复工作，对于碳纤维车身并不适用，发生碰撞后产生的形变部件，同样也是以更换为主

类似于汽车钢化玻璃的破碎原理，碳纤维能够在正面碰撞时破碎成无数细小不会对人造成伤害

的碎片，吸收大量的能量，但由于碳纤维很难回收再利用，碰撞后的碎片即使通过高温分解，重新

加工生产出的复合材料只具有碳纤维一半的硬度，因此碳纤维也成为了“一次性碰撞材料”

碳纤维的优点

碳纤维的优点有：其轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。

扩展资料

碳纤维的应用领域

一、复合材料

碳纤维在传统使用中除用作绝热保温材料外。多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。

二、土木建筑

土木建筑领域：碳纤维也应用在工业与民用建筑物、铁路公路桥梁、隧道、烟囱、塔结构等的加固补强，在铁路建筑中，大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用，这些也将是碳纤维很有前景的应用方面。

三、航空航天

碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。将碳纤维复合材料应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上，可大大减轻重量，提高导弹的射程和突击能力，如美国80年代研制的洲际导弹三级壳体全都采用碳纤维和环氧树脂复合材料。

四、汽车材料

汽车内外装饰中开始大量采用。碳纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大，重量仅相当于钢材的20%到30%，硬度却是钢材的10倍以上。

五、体育用品

碳纤维在运用在运动休闲领域中，像球杆、钓鱼竿、网球拍羽毛球拍、自行车、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船体等运动用品都是碳纤维的主要用户之一。碳纤维运用在日常用品，像音响、浴霸、取暖器等家用电器以及手机、笔记本电脑等电子产品也可以看到碳纤维的身影。

参考资料来源：百度百科-碳纤维

长丝碳纤维和碳晶那个更节能更舒适换有他们有什么区别

碳纤维与碳晶本是同根生，其实，碳纤维地暖与碳晶地暖都是真正采用碳纤维材料做为发热体生产的地暖产品，只是设计思路不同，产品结构不同而已。所以说在产品感受上几乎一样，都能提供健康、舒适、节能、环保的使用感受。

区别如下：（以两种地暖系统进行比较）

1、碳纤维地暖：无论发热电缆还是地暖片，均采用长纤碳纤维做为基材，基材之外分别采用了4层绝缘材料进行了防护，兼顾安全与良好散热性。地暖片的优点与碳晶地暖相仿，片状铺装，施工相对简单，木地板使用（实木符合地板与强化复合地板最好，实木地板要考虑含水率低于5－7％）。

碳纤维地暖系统在生产成本方面由于采用的是长纤碳纤维，比较碳晶地暖使用的短纤碳纤维成本略高一些，道理就像采购很长的电线和短电线价格有差别一样，因为长纤的碳纤维对制作工艺要求相当高，目前国产产品很难达到地暖工艺要求，而短纤碳纤维就完全可以用长纤碳纤维切割下来的短纤制作（并不是指碳晶一定会用呆料制作，只是说明可以以此降低生产成本，因为碳纤维浑身是宝，切割下来的料还可以制作碳粉使用，比如激光打印机的硒鼓用墨粉）。

除此之外，碳纤维地暖核心发热体外的材料一般有抗老化和绝缘性能很好的聚酯、环氧树脂、高分子塑料材料组成。碳纤维地暖系统的设计理念偏重是寿命长，耐用，因为使用的长纤碳纤维一般不低于12k（每束12000根），道理很简单，牵扯电气性能的产品，还拿电线来比较，多股铜芯线单丝完全一样的前提下，单丝肯定没有多股丝的电线耐用，性能稳定；单股铜芯线线径细的肯定没有线径粗的耐用，性能稳定。而且造价也是单丝的和线径细的价格低。

2、碳晶地暖：碳晶地暖采用的也是碳纤维做为发热体，但是结构上采用的是短纤碳纤维在一个*面上均匀、自由搭接的方式导电发热的形式做成一个基础导电发热板，用两片条状金属导流条引出正负极的设计。

比较碳纤维地暖系统的两种形式，其设计侧重点在与发热均匀（碳纤维地暖需要通过均热设计或者水泥蓄热层来达到），单位面积电流小（碳纤维地暖受外力切断电路相对电流大，但由于是隐蔽工程几乎没有可能，且有空气开关做保护），容易制作各种尺寸形状的板状成品（碳纤维产品需要靠发热电缆盘绕成不同尺寸和形状达到）。

碳晶地暖的短纤板状设计，造成它的适用和拓展研发范围没有碳纤维地暖系统的长纤碳纤维设计拓展研发范围广。

最明显的不足是碳晶板与地砖、大理石地面结合适用的时侯必须采用辅助铁丝网或者铺装水泥板的方式来施工。因为碳晶板做为与碳纤维地暖片相对应的产品，产品表面使用的都是高分子材料，不可避免的会与铺装大理石瓷砖所需的水泥结合不好，在使用的后期会出现结合不牢固，起鼓的现象，而增加辅助铁丝网或者水泥板的铺装工艺又把这种板状均匀发热、效率高的特点给浪费了。而碳纤维地暖系统则有专门针对水泥施工工艺所需的发热电缆产品，在施工工艺上会形成立体、多层、框架的固定效果，发热电缆是镶嵌与水泥中的，碳晶的施工工艺是在水泥层之下的，所以说碳纤维地暖用到的碳纤维发热电缆更有利于兼顾散热效果与瓷砖大理石地面的牢固性。

碳纤维有什么优缺点，可以应用到什么领域？

碳纤维复合材料在汽车领域碳纤维设计心得感悟的应用主要是在汽车刹车片、汽车传动轴、缓冲器、车身、汽车内饰以及发动机零件等，可有效降低汽车自重并提高汽车性能。

1、成本太高

与钛合金相比，碳纤维复合材料车用部件碳纤维设计心得感悟的价格有过之而无不及，一些常见碳纤维车用部件的价格可能是传统材料的好几倍，而较大尺寸的碳纤维车用部件价格甚至超过万元。这主要是因为部分碳纤维部件的制作过程需要很多的手工，并且报废率很高，造成成本的大量上升。

2、变形几乎无法修复

这也是碳纤维单体壳车身无法大规模铺开的重要因素。由于碳纤维复合材料并不具备金属材料的延展性，所以一旦出现了由外力导致的形变，也就意味着碳纤维单体壳车身内部的碳纤维已经出现了断裂或者是层间树脂脱层。而断裂的碳纤维以及脱层的树脂是无论如何也不可能接起来的，那么碳纤维单体壳车身只能报废。相比之下，裂纹还可以补上几层碳纤维进行修复。

3、碳纤维单体壳车身结构设计复杂

一般来说，框架式的车身在设计时，只需要对车身整体进行结构设计，因为金属材料有着各项同性的材料特性。顾名思义，各项同性的意思就是指物体内部的物理、化学等性质不会因为方向的不同而有所变化，即某一物体在不同的方向所测出的性能数值完全相同。就比如说同一块钢板，性能放在哪都是一样的。那么在设计过程中，金属材料只需要考虑一个方向就可以。以常用的杨氏模量、泊松比、剪切模量等参数来看，只需要运用一次就可以完成计算。但是碳纤维复合材料就不是这么个情况，碳纤维复合材料的特性是各项异性。

4、碳纤维材料的寿命短

当然碳纤维本身是没有问题的，问题是出在作为复合材料基体树脂上。树脂的耐久性要弱于金属。光老化、高低温、酸碱性都会加速其老化过程，继而产生发黄、龟裂、发脆等问题。这个道理和咱们总会遇到的普通塑料零件的老化是一样的。

碳纤维管加工与应用研究

摘要：本文对碳纤维管材的性能、加工方法和应用进行了全面的介绍，说明碳纤维管材在民用和军用领域的重要意义，有助于相关行业对本类产品做进一步的了解，推进碳纤维管材在更大范围内得到应用。

关键词：碳纤维管材制作方法应用

1.概述

碳纤维管又称碳素纤维管，也称碳管、碳纤管，这种材料是用碳纤维复合材料预浸入苯乙稀基聚脂树脂经加热固化拉挤缠绕做成的，碳纤维具有高强度、低密度、寿命长等特性，简单的说，比铝轻，比钢硬，是良好的民用、军用材料。近年来，我国在碳纤维方面的研究和利用也在突飞猛进地发展，碳纤维管作为应用最早、最广泛的碳纤维制品已被许多行业所接受，这些行业在积极主动使用碳纤维管作为原有金属制品的替代品，以期获得产品质量的提升。本文就针对碳纤维管的优势、加工方法及应用做一个综合性的论述。

2.碳纤维管材的优点

2.1重量轻、强度高。

碳纤维管材密度小、重量轻，其比重仅是钢材的四分之一，但是其抗拉强度很高，可达到3000MPa以上，是钢材的6-12倍，是塑料制品的几十倍。碳纤维管材轻质高强的特性，使其在运输和施工安装都具有显著的优势。

2.2耐腐蚀、抗老化，使用寿命长。

碳纤维材料能耐酸、碱、盐、部分有机溶剂及其它腐蚀性侵蚀，在防腐蚀领域有其它金属无法比拟的优越性，除此之外，其还有较好的耐水性和抗老化性，因此无论在腐蚀性的环境、恶劣的气候还是潮湿的环境中，碳纤维管材的使用寿命都可达到25年以上。

2.3表面光滑美观，可设计性强。

碳纤维管材是采用碳纤维复合材料预浸入苯乙稀基聚脂树脂经加热固化拉挤（缠挠）而成。在制作过程中，可以通过不同的模具生产出各种型材，如：不同规格的碳纤维圆管，不同规格的方管，不同规格的片材，以及其它不规则异型材，具有一定的设计性。经过打磨喷漆，其表面显得光滑美观，在制作过程中也可以包3K进行表面包装美化。

3.碳纤维管材的规格

碳纤维管材的型号规格多样，按成型工艺不同可以分为拉挤管和缠绕管；按纹路不同可以分为*纹、斜纹和纯黑；按表面处理不同可分为亮光、哑光；按形状不同可以分方管、圆管和异形管，其中异型管包括椭圆管、工字管、半圆型管等。一般的碳纤维管材的直径有10mm-800mm，长度最长可达10m。拉挤空心管1-25mm，壁厚0.5-5mm，拉挤实心管（棒）直径0.5-30mm，编制空心管直径1.0-70mm，壁厚0.5-5mm。

4.碳纤维管材的制作方法

4.1内芯模具的制作。

内芯模具要根据客户对管材规格的要求进行制作，因为纤维缠绕时受到压紧力，要求其集合形状基本保持不变，因而在芯模原材料的选择上，最好选择具有良好刚性的金属材料，如钢和硬铝，钢的密度比硬铝大，其硬度也比硬铝大，但钢的热膨胀系数不及硬铝。而高性能碳管制品是在高温下进行固化的，如果采用硬铝芯模，可通过硬铝热膨胀产生的固化内压，提高碳管的密度和力学性能。所以在高性能碳管的缠绕工艺中，芯模宜选用金属材料，而硬铝则是首选材料。

芯模的封头设计尽量使用扁椭球式，这种形状可以保持筒身部分缠绕均匀，无堆积现象，防止出现“滑移“和“架空“现象。芯模的筒身部分可以制成等直径，但是如果制品长度很长，同时考虑到机床的加工精度以及脱模等条件的限制，等直径的筒身部分在应用中也许会存在困难，但是如果采取带锥度的芯模就可以解决这个问题，实验证明，1:1500-3500的锥度加工芯模筒身比较适宜。对较长的制品，制作芯模时可考虑分段对接芯模，以确保制品尺寸稳定。

通常在缠绕之前要在芯膜表面涂刷脱模剂，以便于之后的脱模，但是对于高性能碳管，有机类脱模剂在固化过程中易渗入树脂中，造成制品缺陷，影响制品性能。如果在芯模表面涂覆一层含氟的脱模剂，就可以消除这种缺陷。

4.2根据规格要求，设计纤维层叠方式。

首先确定要做的板材厚度，按照厚度算出需要的层数，然后按照0°、45°、90°、-45°的顺序叠层，然后模压成型。

4.3将纤维层卷到内芯模具， opp卷制包裹。

4.3.1碳纤维管的加工成型方法主要涉及以下三种：缠绕成型法，将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，特别适用于制作圆柱体和空心器皿；挤拉成型法，先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型，这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件等；真空袋热压法，在模具上叠层，并覆上耐热薄膜，利用柔软的口袋向叠层施加压力，并在热压罐中固化。

4.3.2在碳纤维管的实际加工过程中，最基本的加工成型方法是缠绕法，这种方法易于实现机械化、自动化，比起其他方法，具有劳动条件好、劳动强度低、产品质量稳定、生产成本低等特点，所以应用十分广泛。具体方式又称为湿法缠绕，即将浸胶后的碳纤维集束，在一定张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法。其原理是采用卷管机上的热辊使预浸料软化，熔化预浸料上面的树脂胶粘剂。在一定张力下，在辊的旋转操作过程中，利用辊和心轴之间的摩擦，将预浸料连续卷到管芯上，直至所要求的厚度，然后通过冷辊冷却定型。根据成型工艺中预浸料的上料方法，可分为手动上料法和连续机械方法。缠绕线型的方法是保证碳纤维缠绕产品质量的重要前提，管道的使用情况不同，缠绕线型也不同，具体线型有环向缠绕、纵向*面缠绕和螺旋缠绕三种。

4.3.3缠绕成型法的基本操作过程是：首先，清理辊筒，然后热辊加热到设定温度，调整预浸料张力。在辊筒上不施加压力，将引布先在涂有脱模剂的管芯上包绕一圈，然后放下压辊，将引头布在热辊，同时将预浸料拉出来，贴在加热部分头布，与引头布相搭接。引头布的长度约为800-1200mm，视管径而定，引头布与胶布的搭接长度，一般为150-250mm。

在卷制厚壁管时，在正常运行时，将芯模的旋转速度适当加快，靠近壁厚度设计放慢速度，以达到设计厚度，切断胶布。然后在保持压辊压力的情况下，继续使芯模旋转1-2圈。最后提升压辊，测量管坯外径，合格后，从卷管机上取出，送入固化炉中固化成型。

4.4烘烤硬化，去OPP，脱芯。

将定型好的卷料从卷绕机取出，在固化炉中固化。管材固化后，去除芯模型，即可以得到复合材料缠绕管材，这个过程也叫固化脱模。在脱模过程中，车加工或钳工去除封头，再脱下制品，这有可能损及芯模表面，影响芯模的反复使用，可以利用耐高温胶粘剂补*或者焊接再磨削到位。

4.5 两端切去不光滑*整的部分，经过多道工序进行打磨、抛光。

初步完成的碳纤维管还需要进一步加工，首先根据成品的规格，将半成品的两端多余部分去除，形成统一整齐的切面，然后经过专业打磨机和人工手工打磨、抛光，才能形成光滑而有光泽的表面。

5.碳纤维管的连接方法：

碳纤维管的连接方式有以下几种：

最常用的是用环氧树脂来连接，连接成功后如果管子里面一般会有残留的树脂，可以用丙酮清洗干净。

其次，利用碳纤维管自身的结构来连接也比较常见。用碳钛复合接头在碳纤维管成型的过程中进行复合连接，不过，在连接的时候必须要考虑好受力的方式和连接件的结构。

另外，还可以用钻孔连接，只不过碳纤维管的强度大，硬度高，钻孔很不容易，不小心就会导致管子裂开，所以对操作水*有较高的要求。

碳纤维管也可以用粘胶的方式连接，相对比较简单，要是使用机械方式就很困难，因为碳纤维产品本身的强度和硬度，很难找到比它性能好的加工工具，即便有也非常昂贵，而且磨损比较快。

6.碳纤维管的应用

碳纤维管材的应用范围非常广泛，其轻而强的力学特性和耐疲劳性，使其适用于航空、航天、建筑、机械设备、军工、体育休闲等结构材料；其耐腐蚀、耐热、垂直度好（±0.2mm）、机械强度高的特性，使产品适用于线路板印刷设备的传动轴及医疗器械等；其强度高、抗老化，防紫外线、机械性能好的特性，适用于帐蓬、建筑建材、蚊帐、球袋、箱包、窗帘、广告展架、雨伞、风帆、健身器材、箭杆、球杆、高尔夫练习网、旗杆开关插销、水上运动器具等。碳纤维套管的保护线材、阻燃、增加线材强度等特性，近年来也颇受智能化领域的青睐。

7.碳纤维管的选择

用于碳纤维管生产方面的碳纤维含量多少，直接决定其力学性能表现和价值。在选择碳纤维管的时候，除了要关注碳纤维管中的碳纤维含量，也要重视用于生产碳纤维管的复合材料成分，不同的添加成分对产品的性能有不同的影响。但是最关键的一点，因为碳纤维复合材料属于高新材料，整个行业特别是民用这一领域起步比国外要落后二三十年，国内无论是碳纤维生产商还是加工制造厂家都数量有限，随着这个行业的兴起，很多小作坊式的加工商也跻身行列，造成了技术水*层次不齐，产品质量缺乏保证等问题。因而，在碳纤维管材的选择和订制方面，本文综合行业调查数据，罗列出该类型产品有一定影响力和品牌信誉的生产厂家，以供咨鉴。

7.1无锡威盛新材料科技有限公司（简称：威盛新材），是一家研发、制造碳纤维零部件的专业制造商，该公司拥有4000多*方的生产车间，配备大型热压机、热压罐、液压成型台、CNC高速铣床等多种设备，采用台湾及日本等国际一流品牌原材料，产品通过美国UL、SGS以及ISO9001:2008等相关认证，产品常年出口欧美等国家。

7.2略

7.3略

8.碳纤维管的使用注意事项

碳纤维管虽然具有质轻、坚实、抗拉、强度高等突出优势，但是在具体应用中也有一定的局限性，首先其制作依靠模具成型，难于更改尺寸，因而无法适应多尺寸多款式的订单，现在的加工厂家还是依靠大批量订做式订单。在使用中，很多消费者发现碳纤维产品放置在阳光下会逐渐变白，因此碳纤维管材最好不要放置在阳光下，尽量贮藏在避光处。除此之外，因为碳纤维管具有一定的导电性能，因此使用时必须特别注意防电，禁止使用在需要绝缘的设备上。

9.结语

碳纤维管材凭借其优良的性能在多个行业拥有广泛的应用前景，但是这种优良性能依靠的是有可靠保证的的原材料以及精湛的加工工艺，不是所有贴上“碳纤维”三个字的产品都能带来所期望的质量。所有正在或者准备使用碳纤维管材的厂家都需要具备相关的基础知识，才能对碳纤维管材进行有效甄别，为自身的产品带来质的飞跃。

参考文献

【1】《高性能碳纤维管缠绕芯模设计应用的几点体会》，王建华、居建国、甄华生，《全国复合材料学术会议》，1998年。

【2】《碳纤维复合材料数控加工研究》，龚清洪、林勇、夏雪梅、楚王伟，《机械设计与制造》，2008.12。

【3】《碳纤维复合材料的孔加工》，张万军、刘永奇、钱秀松，《纤维复合材料》，2005.3