大家好，艾邦搭建了艾邦復(fù)合材料網(wǎng)（https://www.aibangfrp.com/）、艾邦復(fù)合材料網(wǎng)，分享復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)相關(guān)工藝技術(shù)、應(yīng)用進展、新聞資訊等，歡迎大家訪問。
無論是業(yè)余愛好者還是專業(yè)人士，都會發(fā)現(xiàn)碳纖維棒是各種結(jié)構(gòu)的有用構(gòu)件。由于碳纖維具有高剛性，碳纖維棒是剛性和輕便性在任何應(yīng)用中的一個很好選擇。因此，有時候碳纖維棒會用來代替鋼棒，但它們更多用于代替鋁。碳纖維棒的重量僅為具有相似或更好強度特性鋁棒的1/3。
?
01
碳纖維棒的制造方法
碳纖維棒是通過加熱成型模具將連續(xù)的碳纖維與環(huán)氧樹脂混合拉制而成，這種工藝稱為拉擠成型。拉擠與鋁和熱塑性塑料的擠壓工藝相似。通過這一過程，可以制造具有恒定橫截面的連續(xù)長度的碳纖維棒，其橫截面保持恒定，并呈現(xiàn)出模具的形狀。當碳纖維被拉過模具并被環(huán)氧樹脂浸漬時，模具的熱量使得樹脂開始固化。?
-
高軸向強度和剛度
-
直線和平行纖維對齊
-
嚴格控制的截面尺寸
-
光滑的表面
-
可實現(xiàn)無限長
擠壓過程可生產(chǎn)出具有低熱膨脹系數(shù)的直桿、剛性桿、輕質(zhì)桿。與所有碳纖維產(chǎn)品一樣，碳纖維棒具有很高的比剛度重量比。由于大多數(shù)碳纖維沿著桿的長度在0°軸上延伸，它們也具有優(yōu)異的線性強度。擠壓工藝也允許緊密的外徑（OD）公差。
?
02
碳纖維棒的用途
碳纖維桿的高比剛度使其成為制造輕型框架結(jié)構(gòu)的最佳選擇。因此，它們經(jīng)常出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)空間框架和桁架中。許多遙控愛好者發(fā)現(xiàn)碳纖維棒是制作模型的理想材料。
碳纖維棒是也一種優(yōu)良的建筑工程材料和高性能結(jié)構(gòu)，特別是當與碳纖維層合板結(jié)合使用時。一般來說，碳纖維棒在彎曲和軸向拉伸或壓縮應(yīng)用中表現(xiàn)特別出色。
碳纖維棒的纖維取向意味著它們在高扭矩或橫向壓碎載荷下不能很好地支撐。它們在這些載荷條件下會破碎，因此對于要求抗扭或側(cè)向負載的應(yīng)用來說，它們是糟糕的選擇。
03
如何使用碳纖維棒？
碳纖維棒相對容易操作。與任何建筑項目一樣，手頭有合適的工具會使工作更加安全和簡單。然而，有許多工具可以用來處理碳纖維棒。一個優(yōu)質(zhì)的細齒帶鋸子、壓頂鋸子、卷軸鋸子、端銑刀或Dremel工具可快速將碳纖維棒切割成項目所需長度的工作。由于它們是在環(huán)氧樹脂基體中拉擠而成，所以很容易用環(huán)氧樹脂將它們粘合在一起。
由于碳纖維桿具有剛度大、重量輕、強度高等優(yōu)點，在進行剛度和重量計算時，常被用于框架工程中。用于制造碳纖維棒的擠壓工藝為精度至關(guān)重要的應(yīng)用提供了明顯的優(yōu)勢。拉擠成型工藝可以使碳纖維完美對齊，同時也提供了制造形狀完美、外徑公差小、可切割任意長度的光滑棒的能力。切割和粘合碳纖維棒所需的工具在大多數(shù)愛好者和勤雜工的車庫里都很容易買到。
?
4.1、框架結(jié)構(gòu)中的碳纖維棒
碳纖維棒具有很高的剛度重量比（比拉伸模量），是輕型車架結(jié)構(gòu)的理想選擇。框架和桁架通常使用碳纖維棒作為增強材料來加工。碳纖維組件不會生銹，并能抵抗多種溶劑和化學物質(zhì)。這使其非常適合用于工業(yè)框架結(jié)構(gòu)以及其他與化學物質(zhì)接觸的框架類型結(jié)構(gòu)。
在弦樂器行業(yè)中，制琴師使用碳纖維桿作為桁架桿來加強其琴頸。這樣可以固定或防止頸部扭曲或彎曲。碳纖維棒還用于加固尤克里里琴和大提琴等樂器中的弦軸。
?
4.2、遠程控制系統(tǒng)中的碳纖維棒
遠程控制（Remote Control， RC）愛好者尤其喜歡碳纖維棒用于其產(chǎn)品中，無論是遙控車、飛機、直升機、無人機還是其他東西，碳纖維的輕量化強度通常是項目運行與否的區(qū)別。以下是有一些典型應(yīng)用實例：
?
-
加強整體RC項目
-
建立框架
-
創(chuàng)建尾梁
-
錨線就位
RC愛好者發(fā)現(xiàn)各種尺寸的碳纖維棒都有許多用途。無人機尤其受益于這種堅固、輕便的材料。碳纖維的使用可能意味著是否安全起飛降落，或是能否幸免于碰撞。碳纖維具有高的楊氏模量、低密度，因此是理想的材料。
4.3、工程和高性能結(jié)構(gòu)中的碳纖維棒
與碳纖維層壓板結(jié)合使用時，碳纖維棒是用于建筑工程結(jié)構(gòu)的理想材料。它們在彎曲和拉伸或壓縮載荷下表現(xiàn)特別出色。碳纖維強度和剛度的特性使其成為土木工程應(yīng)用中特別有用的材料。碳纖維棒可用于增強和加固混凝土、鋼材、木材和磚石。
建筑行業(yè)的工程師一直在嘗試采用改良的材料來實現(xiàn)可持續(xù)性。這種典型應(yīng)用是碳纖維增強聚合物（CFRP）鋼筋。這種類型的碳纖維棒通常在混凝土結(jié)構(gòu)中替代鋼筋，例如：
?
-
停車庫
-
橋梁
-
處于極端環(huán)境中的高速公路
-
易腐蝕的結(jié)構(gòu)。
土木工程師越來越多地使用碳纖維有很多原因。這里有一些：
-
抗拉強度比鋼高
-
對磁場無反應(yīng)
-
電導(dǎo)率低
-
導(dǎo)熱系數(shù)低
-
耐化學腐蝕
從業(yè)余愛好者到專業(yè)人士，從自行車到停車場，碳纖維棒在當今世界上有著不可思議的用途。具有重量輕、強度高、剛度高、耐腐蝕和無磁性等特點，從運動員到音樂家到工程師，每個人都在尋找使用碳纖維棒的方法。
文章來源：碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù)
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦復(fù)合材料網(wǎng)）：一文全面了解碳纖維棒的特點、制造工藝及典型應(yīng)用
