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碳纤维复合材料对于机械臂的应用优势.

所属分类:行业新闻    发布时间: 2021-10-18    作者:admin
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近年来,随着我国机器人技术的不断深入发展,对于机器人高速度、高精度、高负载自重比等性能的提升受到工业和航空航天领域的关注。由于传统金属材料机器人机械臂运动过程中关节和连杆的柔性效应的增加,使结构发生变形从而导致任务执行的精度降低。所以,机器人机械臂结构柔性特征必须予以考虑,实现柔性机械臂高精度有效控制也必须考虑机械臂整体材料特性。因此为机械臂选择合适的材料是至关重要的。碳纤维自诞生以来以其高强度、抗腐蚀、抗冲击、重量轻而闻名遐迩。利用碳纤维复合材料来作为机器人机械臂的整体材料不仅使机械臂的强度更高而且实现了机械臂整体的轻量化,对于高精度完成任务有着很大的作用。


    轻量化:随着国内倡导新能源车汽车的发展,汽车轻量化逐渐为人们所熟知。据实验分析使用碳纤维复合材料的汽车与使用传统金属材料的汽车对比,碳纤维复合材料汽车的重量会比传统金属材料汽车轻35%-40%。每公里的耗油量可以节约0.6%-0.8%。从中我们可以看出碳纤维材料的巨大优势。机器人机械臂使用碳纤维复合材料不仅可以有效解决其柔性问题,而且机械臂的整体重量会大大的降低。机械臂会变得更加灵活,从而提高机械臂的工作效率。并且机械臂轻量化可以更好的降低能源消耗,响应国家节能减排的号召。
    耐腐蚀性:碳纤维复合材料与传统金属材料相比,碳纤维复合材料对于酸碱等腐蚀性的化工品有着很强的抗性。碳纤维是在几千摄氏度高温石墨化处理形成的,它的结构与石墨晶体的微晶结构类似,这种结构本身就具有很高的耐介质腐蚀性,即使在浓度为50%的盐酸、硫酸或者磷酸中,其弹性模量、强度和物理结构等方面基本保持无变化。因此,作为增强材料来说,碳纤维在耐腐蚀性能方面有足够的保证。因此面对一些带有腐蚀性的化工品任务,我们完全可以用碳纤维材质的机械臂来操作,既充分发挥其环境适应性强的特性,也能够保护工作人员的安全。
    可回收:目前成熟的碳纤维基体使用热固性树脂,当固化交联后很难再次提取利用,对环境造成较大影响。因此碳纤维回收难是产业发展的瓶颈之一,也是大规模应用亟需解决的技术难题。目前国内外大部分回收方法普遍成本较高,难以产业化。挪恩复材所用的热塑性复合材料完美的解决了热固性复合材料产品不可回收的缺点,已完成多个样品的试制,回收效果良好,具备量产条件。热塑性复合材料生产的机械臂可以重复回收利用,这样可以大大降低企业的成本,即使产品损坏了我们也可以更好的进行修补。
    强度高:机械手臂在抓取物品的过程中,强度必须要高,不能出现开裂和应变情况,与传统金属材料比较,铝合金的模量介于碳纤维和碳钢之间,强度低于碳纤维,高于碳钢,但韧性较低,缺少弹性,容易出现应急断裂情况。碳纤维的特点并不只有轻量化,强度更高。现在碳纤维复合材料强度在1400MPa左右,而一般的只有600MPa左右,显然,在比强度上碳纤维要比钢高出许多。
    从长远的角度来看,碳纤维机械臂是一个比较好的选择。虽然目前碳纤维的成本比传统金属材料的成本要高很多,但是这种材料的性能是毋庸置疑的,而且碳纤维材料制品也没有金属材料易生锈的缺点,综合起来看热塑性碳纤维复合材料会逐渐得到普及。


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