碳纤维在无人机行业中的应用
随着无人机的火热,碳纤维材料在无人机结构件应用非常广泛,我们今天收集整理了相关资料共大家学习参考,目前碳纤维材料无人机使用主要在,螺旋桨、机臂、外壳、起落架、支撑脚、内部机架、等结构性零件;减重是设计任何飞机结构的永恒主题,无人飞机也不例外。
碳纤维介绍:
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。 碳纤维是由含碳量较高,在热处理过程中不熔融的人造化学纤维,经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。 碳纤维优点:
碳纤维是一种具有很高强度和模量的耐高温纤维,为化纤的高端品种。它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。
碳纤维缺点:
虽然强度高但是碳纤维是脆性材料,受力过大不会发生形变而是直接断裂,所以损坏后基本无法修复,只能更换。
碳纤维实际 应用:
无人机螺旋桨:
1、碳纤维管在无人机应用
碳纤维管:主要是机臂,起落架,管的截面规格形状可以定制(可以圆管,方管、异性管),碳纤维模具费用3-5千元;可以进行机械加工(钻孔,车削,等常规加工);耐胶水腐蚀,表面可以制作纹路纹理;也有进行喷油;可以制作不同颜色;
2、碳纤维板在无人机应用
碳纤维板:主要是中心机架,加强板,板的厚度尺寸有很多选择,也可以定制规格,通常我们做航模的厚度选择2mm,碳纤维可以进行机械加工(钻孔,车削,等常规加工);耐胶水腐蚀,表面可以制作纹路纹理;也有进行喷油;可以制作不同颜色;板材现有规格0.2-20 mm一般都可以进行采购;
3、无人机碳纤维模具成型外壳
常见成型方法:
1、模压法。这种方法是将早已预浸树脂的的碳纤维材料放入金属模具中,加压后使多余的胶液溢出来,然后高温固化成型,脱膜后成品就出来了,这种方法最适合用来制作汽车零件。
2、手糊压层法。将浸过胶后的碳纤维片剪形叠层,或是以便铺层一边刷上树脂,再热压成型。这个方法可以随便选择纤维的方向、大小和厚度,被广泛使用。注意的是铺层后的形状要小于模具的形状,这样纤维在模具内受压时就不会挠曲。
3、真空袋热压法。在模具山叠层,并覆上耐热薄膜,利用柔软的口袋向叠层施加压力,并在热压灌中固化。
4、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。
5、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。
碳纤维可以根据不同造型进行开模具设计外壳,通常外壳内部不能制作螺丝柱子及卡扣等结构性特征,如需要可以进行后加工;目前市面上的无人机用全碳纤维设计制造外壳相对比较少,我们在设计过程中要注意结构固定方式,
4、碳纤维可以进行切削 钻孔,螺纹等机械加工;
碳纤维材料性质适合机械加工,目前板材切割加工可以采用CNC进行加工,钻孔可以采用钻床及CNC,需要车削可以用车床进行加工;也可以加工螺牙及异性孔槽等;包括镶嵌螺母金属等工艺都可以实现;
5、无人机螺旋桨碳纤维材料应用
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