多功能大尺寸復(fù)合材料機械臂制造技術(shù)

多功能大尺寸復(fù)合材料機械臂，包括長方形臂體，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的無機耐火材料層，無機耐火材料層上設(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應(yīng)另一條條狀凸塊的首端。通過對臂體材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的改進，大大提高了強度和耐沖擊力，延長使用壽命。

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.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
多功能大尺寸復(fù)合材料機械臂
本專利技術(shù)涉及復(fù)合材質(zhì)制品制作領(lǐng)域，尤其涉及工程機械的復(fù)合材料臂架。
技術(shù)介紹
碳纖維兼具碳材料強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)過高溫3000℃石墨化處理，密度可達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。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℃時，高模量為775，高強度碳纖維為每厘米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度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點，可以稱為新材料之王。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)出很高的強度，碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其比強度、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的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000兆帕以上，而A3鋼的比強度僅為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表明，隨著孔隙率的增加，強度和模量均下降。孔隙率對層間剪切強度、彎曲強度、彎曲模量的影響非常大；拉伸強度隨著孔隙率的增加下降的相對慢一些；拉伸模量受孔隙率影響較小。碳纖維還具有極好的纖度（纖度的表示法之一是9000米長纖維的克數(shù)），一般僅約為19克，拉力高達300kg每微米。幾乎沒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，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℃時強度才開始下降，而且溫度越高，纖維強度越大。碳纖維的徑向強度不如軸向強度，因而碳纖維忌徑向強力（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。現(xiàn)有技術(shù)的機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)致強度不夠，機械臂上運動中會發(fā)生撞擊，金屬臂體在沖擊力下容易變形，有待改進。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對現(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)合材料機械臂。為實現(xiàn)本專利技術(shù)目的，提供了以下技術(shù)方案：多功能大尺寸復(fù)合材料機械臂，其特征在于包括長方形臂體，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的無機耐火材料層，無機耐火材料層上設(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應(yīng)另一條條狀凸塊的首端。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。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。本專利技術(shù)有益效果：本專利技術(shù)通過對臂體材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的改進，大大提高了強度和耐沖擊力，延長使用壽命。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的主視圖。圖2為圖1的左視圖。圖3為圖1中凸塊的排布結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式實施例1：多功能大尺寸復(fù)合材料機械臂，包括長方形臂體1，臂體1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的無機耐火材料層4，無機耐火材料層4上設(shè)置有涂料層5，所述臂體1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1.1平行間隔排布，一條條狀凸塊1.1的末端對應(yīng)另一條條狀凸塊1.1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。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
多功能大尺寸復(fù)合材料機械臂，其特征在于包括長方形臂體，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的無機耐火材料層，無機耐火材料層上設(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應(yīng)另一條條狀凸塊的首端。

【技術(shù)特征摘要】
1.多功能大尺寸復(fù)合材料機械臂，其特征在于包括長方形臂體，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的無機耐火材料層，無機耐火材料層上設(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...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：景徐榮，
申請(專利權(quán))人：宜興市中碳科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32