碳纖維機(jī)械臂非常好的取締了傳統(tǒng)的金屬機(jī)械臂，大大的降低了機(jī)械臂的重量，使得機(jī)械臂使用起來更為靈活，也表現(xiàn)出更強(qiáng)的優(yōu)勢，那在產(chǎn)品替代上面，很多人又擔(dān)心碳纖維機(jī)械臂能否完成載重抓取等工作，也就是其在拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能上面的優(yōu)勢如何，這關(guān)系到機(jī)械臂輕量化后的應(yīng)用和使用壽命，這也是非常需要考量的地方。威盛新材完成多家客戶不同機(jī)械臂的生產(chǎn)，就針對碳纖維機(jī)械臂力學(xué)性能進(jìn)行解讀。
（碳纖維機(jī)械臂）
拉伸力學(xué)性能表現(xiàn)
碳纖維機(jī)械臂拉伸性能主要的性能表現(xiàn)還是軸向拉伸的表現(xiàn)，這個(gè)拉伸力表現(xiàn)需要機(jī)械臂受到軸向力時(shí)候表現(xiàn)出來的抗拉力和抗拉強(qiáng)度，那在《纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》以及《纖維增強(qiáng)熱固性塑料管軸向拉伸性能試驗(yàn)方法》這樣的研究中看機(jī)械臂的平整、分層以及撕裂的現(xiàn)象，碳纖維機(jī)械臂表現(xiàn)不錯。我們會發(fā)現(xiàn)碳纖維機(jī)械臂的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到2000MPa,而不銹鋼機(jī)械臂的強(qiáng)度只有650MPa，所以會發(fā)現(xiàn)碳纖維機(jī)械臂的力學(xué)性能表現(xiàn)非常好。
彎曲力學(xué)性能表現(xiàn)
彎曲性能是碳纖維機(jī)械臂在靜態(tài)載荷下的整體彎曲測試中發(fā)現(xiàn)，和局部彎曲試驗(yàn)區(qū)別還是比較大，往期也有實(shí)驗(yàn)可參考《纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)》，那在測試中采用三點(diǎn)彎曲，無約束支撐，再加上一定的加載速率，然后達(dá)到破壞的情況下，測試出最大抗彎曲力。那會發(fā)現(xiàn)鋁合金材質(zhì)機(jī)械臂彎曲彈性只有70GPa，而碳纖維機(jī)械臂完全模量是他的三倍，可以達(dá)到210GPa，彎曲強(qiáng)度可以達(dá)到1300MPa到1500MPa，這就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬材料，應(yīng)用在機(jī)械臂上面就使得機(jī)械臂的抓取性能優(yōu)勢更明顯，能夠承載更多的重物。
抗壓力學(xué)性能表現(xiàn)
碳纖維機(jī)械臂的抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)上面其實(shí)跟樹脂以及界面大小以及增強(qiáng)體有很大關(guān)系，那參考《纖維增強(qiáng)熱固性塑料管軸向壓縮性能試驗(yàn)方法》我們會發(fā)現(xiàn)采用碳纖維機(jī)械臂端面平整、無分層、撕裂等現(xiàn)象，其余表面無損傷。試樣兩端面要求相互平行，且與試樣軸線垂直，平行度應(yīng)不大于0.10mm。碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂成品一般尺寸較大，且規(guī)格不一，常用的壓縮實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)前需取壁管中某一片狀進(jìn)行檢測，以此檢測碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂的整體抗壓性能。整個(gè)的環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度在85MPa，彎曲強(qiáng)度在50MPa。
在跟傳統(tǒng)的金屬機(jī)械臂對比，在力學(xué)性能表現(xiàn)上面，碳纖維機(jī)械臂優(yōu)勢要更為明顯，并且質(zhì)量更輕，碳纖維機(jī)械臂的密度只有1.6g/cm3，而鋼材的密度在7.8g/cm3。這就使得碳纖維機(jī)械臂能夠發(fā)揮的空間更大，質(zhì)量更輕的前提下，力學(xué)性能還更好，非常好的減低了能耗，還提升了整體的抓取精準(zhǔn)度。不管是比強(qiáng)度還是比剛度都具有明顯的優(yōu)勢。推薦閱讀：碳纖維電力巡檢機(jī)器人手臂
