多功能大尺寸复合材料机械臂制造技术

技术编号:15312831 阅读:146 留言:0更新日期:2017-05-15 19:56
多功能大尺寸复合材料机械臂,包括长方形臂体,臂体表面包裹有碳纤维复合材料层,碳纤维复合材料层外设置有厚度为6~8mm的耐冲击层,所述耐冲击层为聚氨酯泡沫塑料,所述耐冲击层表面设置有一层0.3mm的无机耐火材料层,无机耐火材料层上设置有涂料层,所述臂体为厚度为3mm的铝合金方管,方管外周面设置有若干条状凸块,条状凸块嵌接于碳纤维复合材料层内,所述条状凸块的截面为Y字型,所述条状凸块平行间隔排布,一条条状凸块的末端对应另一条条状凸块的首端。通过对臂体材质和结构的改进,大大提高了强度和耐冲击力,延长使用寿命。

Multifunctional large size composite material mechanical arm

The mechanical arm multifunctional large size composite material, which comprises a rectangular arm body, covering the surface of the arm body and a carbon fiber composite material layer, the thickness of 6~8mm layer for impact resistance setting of carbon fiber composite material layer, the impact resistance layer is a polyurethane foam, the impact resistance of surface layer is provided with a layer of inorganic refractory material the 0.3mm layer of the inorganic refractory layer is arranged on the coating layer, the thickness of the arm body is Aluminum Alloy 3mm square tube, square tube are arranged on the peripheral surface of strip bump, bump strips embedded in carbon fiber composite layer. The cross section of the strip-shaped convex block is Y font, the strip bump interval in parallel arrangement, a terminal strip bump corresponding to another strip bump at the end. Through the improvement of the material and structure of the arm, the strength and impact resistance are greatly improved, and the service life is prolonged.

【技术实现步骤摘要】
多功能大尺寸复合材料机械臂
本专利技术涉及复合材质制品制作领域,尤其涉及工程机械的复合材料臂架。
技术介绍
碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,碳纤维是一种的力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa,拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米,这除与原丝结构有关外,主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理,密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻,它的比重比铝还要轻,不到钢的1/4,比强度是铁的20倍。碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同,它有各向异性的特点。碳纤维的比热容一般为7.12。热导率随温度升高而下降平行于纤维方向是负值(0.72到0.90),而垂直于纤维方向是正值(32到22)。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关,在25℃时,高模量为775,高强度碳纤维为每厘米1500。这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。同钛、钢、铝等金属材料相比,碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点,可以称为新材料之王。碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外,碳纤维编织布其外形有显著的各向异性柔软,可加工成各种织物,又由于比重小,沿纤维轴方向表现出很高的强度,碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上,是钢的7到9倍,抗拉弹性模量为230到430G帕亦高于钢;因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000兆帕以上,而A3钢的比强度仅为59兆帕左右,其比模量也比钢高。与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量(指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量)是玻璃纤维的3倍多;与凯芙拉纤维相比,不仅杨氏模量是其的2倍左右。碳纤维环氧树脂层压板的试验表明,随着孔隙率的增加,强度和模量均下降。孔隙率对层间剪切强度、弯曲强度、弯曲模量的影响非常大;拉伸强度随着孔隙率的增加下降的相对慢一些;拉伸模量受孔隙率影响较小。碳纤维还具有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数),一般仅约为19克,拉力高达300kg每微米。几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能,因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域。在不接触空气和氧化剂时,碳纤维能够耐受3000度以上的高温,具有突出的耐热性能,与其他材料相比,碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降,而且温度越高,纤维强度越大。碳纤维的径向强度不如轴向强度,因而碳纤维忌径向强力(即不能打结)而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能,如在液氮温度下也不脆化。现有技术的机械臂一般均为金属材质,重量较重,如果将金属臂体的壁厚减小,重量减轻又导致强度不够,机械臂上运动中会发生撞击,金属臂体在冲击力下容易变形,有待改进。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足,提供了一种耐冲击性能好,不易变形损坏,重量轻便的多功能大尺寸复合材料机械臂。为实现本专利技术目的,提供了以下技术方案:多功能大尺寸复合材料机械臂,其特征在于包括长方形臂体,臂体表面包裹有碳纤维复合材料层,碳纤维复合材料层外设置有厚度为6~8mm的耐冲击层,所述耐冲击层为聚氨酯泡沫塑料,所述耐冲击层表面设置有一层0.3mm的无机耐火材料层,无机耐火材料层上设置有涂料层,所述臂体为厚度为3mm的铝合金方管,方管外周面设置有若干条状凸块,条状凸块嵌接于碳纤维复合材料层内,所述条状凸块的截面为Y字型,所述条状凸块平行间隔排布,一条条状凸块的末端对应另一条条状凸块的首端。作为优选,所述碳纤维复合材料层由碳纤维和基体树脂热聚制成。作为优选,所述碳纤维复合材料层包括上中下三层,上下两层为厚度为0.5mm的碳纤维布层,中层为微孔蜂窝层,所述微孔蜂窝层为环氧树脂。本专利技术有益效果:本专利技术通过对臂体材质和结构的改进,大大提高了强度和耐冲击力,延长使用寿命。附图说明图1为本专利技术的主视图。图2为图1的左视图。图3为图1中凸块的排布结构图。具体实施方式实施例1:多功能大尺寸复合材料机械臂,包括长方形臂体1,臂体1表面包裹有碳纤维复合材料层2,碳纤维复合材料层2外设置有厚度为6~8mm的耐冲击层3,所述耐冲击层3为聚氨酯泡沫塑料,所述耐冲击层3表面设置有一层0.3mm的无机耐火材料层4,无机耐火材料层4上设置有涂料层5,所述臂体1为厚度为3mm的铝合金方管,方管外周面设置有12条状凸块1.1,条状凸块1.1嵌接于碳纤维复合材料层2内,所述条状凸块1.1的截面为Y字型,所述条状凸块1.1平行间隔排布,一条条状凸块1.1的末端对应另一条条状凸块1.1的首端。所述碳纤维复合材料层2由碳纤维和基体树脂热聚制成。所述碳纤维复合材料层2包括上中下三层,上下两层为厚度为0.5mm的碳纤维布层2.1,中层为微孔蜂窝层2.2,所述微孔蜂窝层2.2为环氧树脂。本文档来自技高网
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多功能大尺寸复合材料机械臂

【技术保护点】
多功能大尺寸复合材料机械臂,其特征在于包括长方形臂体,臂体表面包裹有碳纤维复合材料层,碳纤维复合材料层外设置有厚度为6~8mm的耐冲击层,所述耐冲击层为聚氨酯泡沫塑料,所述耐冲击层表面设置有一层0.3mm的无机耐火材料层,无机耐火材料层上设置有涂料层,所述臂体为厚度为3mm的铝合金方管,方管外周面设置有若干条状凸块,条状凸块嵌接于碳纤维复合材料层内,所述条状凸块的截面为Y字型,所述条状凸块平行间隔排布,一条条状凸块的末端对应另一条条状凸块的首端。

【技术特征摘要】
1.多功能大尺寸复合材料机械臂,其特征在于包括长方形臂体,臂体表面包裹有碳纤维复合材料层,碳纤维复合材料层外设置有厚度为6~8mm的耐冲击层,所述耐冲击层为聚氨酯泡沫塑料,所述耐冲击层表面设置有一层0.3mm的无机耐火材料层,无机耐火材料层上设置有涂料层,所述臂体为厚度为3mm的铝合金方管,方管外周面设置有若干条状凸块,条状凸块嵌接于碳纤维复合材料层内,所述条状凸块的截...

【专利技术属性】
技术研发人员:景徐荣
申请(专利权)人:宜兴市中碳科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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