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碳纤维机械臂的应用优势突出,有望推广应用

2020-04-13 15:06:05 6

随着科技的发展,工业生产中越来越多的用到工业机器人,作为工业机器人工作重要的结构之一,机械手臂是现代工业生产中较为重要的加工部件。随着碳纤维复合材料应用行业的不断拓展,越来越多的工业机器人开始使用碳纤维机械臂,那么碳纤维机械臂有着什么长处呢?

碳纤维材料为人熟知的优点就是质量轻、强度高,因为这些优点使其在航空航天、军工等方面备受推崇。随着科技的发展和碳纤维生产技术的不断提高,碳纤维材料在民用方面也开始越来越普及,在生产和日常生活中可以看到很多很多产品都是运用碳纤维复合材料。

金属材质的碳纤维机械手臂不仅在运作的时候感觉粗笨,运行不灵活,并且抗疲劳性也比较差,由于机械臂是一个典型的悬臂梁结构,自身的质量对机械臂本身会产生很大的影响,所以如果想要实现在满足静、动态性能的同时,还减小机械臂质量,可以通过选择合适的结构和选择密度轻的材料来实现机械臂的轻量化。

碳纤维

以铝合金为例,铝合金的比重是2.7g/cm3,碳纤维比铝合金要轻,它的比重在1.5—2.0g/cm3,碳纤维机械臂也是目前所有不同材质的机械臂中最轻的。除此之外,碳纤维在室温下变形极微。根据博实碳纤维提供的测试数据显示,同是100cm长度的铝合金机械臂零件与碳纤维机械臂零件,在室温12℃中放置相同时间,最终铝合金机械臂零件变化0.13mm,但碳纤维机械臂零部件则丝毫没有产生形变,这有利于机械臂保持精密性和准确性。

机械臂不仅要承受自身重量,还需要承担抓取工件的最大重量,这就需要机械臂在承受载荷时不能出现应变和断裂的情况。从抗拉强度方面来看,碳纤维复合材料的抗拉强度为2000MPa,铝合金的抗拉强度约为800MPa;在韧性方面,铝合金的韧性比较低缺乏弹性,碳纤维由于具备纺织纤维的柔软可加工性,所以韧性要远远高于铝合金,并且碳纤维材质也更不容易发生断裂。并且碳纤维机械臂在长时间作业中不会产生锈蚀和表面磨损,所需要的日常维护也比较少。

很多厂商对于碳纤维机械臂的应用还是止步于成本方面,但博实碳纤维曾经对碳纤维机械臂与铝合金机械臂成本上做了一个对比,碳纤维机械臂在制作成本上比铝合金机械臂要高出一部分。但随着国内碳纤维技术的不断进步和成熟,事实上两种材质机械臂的成本已经相差无几了,并且碳纤维材质的使用年限比金属要长,维护也比较简单,综合比较下来碳纤维机械臂无论是材质特性还是性价比方面都具有非常大的优势,后续的发展前景也十分广阔。

在国内机器人的制造中,碳纤维的应用也越来越广泛,生活中一些中小型6轴机器人也开始使用碳纤维机械臂。