碳纖維在高端儀表設備箱體中的應用優(yōu)勢
在傳統(tǒng)的機載電子設備中,鋁合金制造的機箱部分在整機重量中占有相當大的比例。如果能夠選用密度較小的碳纖維復合材料,那么箱體的重量下降將為整機實現(xiàn)有效“減負”。因此,在電路設計、整機內外接口等所有參數(shù)保持不變的情況下,選用密度更低的碳纖維復合材料是機載設備有效減重的方法之一。
通過各項實驗證明,碳纖維復合材料的性能特征適用于機載電子設備箱體的外殼材料。以我們無錫智上新材料科技有限公司為高端儀器儀表箱制作的碳纖維箱體為例,該箱體長度480mm,寬度270mm,高度為210mm,厚度為3mm。分別針對這款碳纖維增強復合材料機箱與傳統(tǒng)鋁合金機箱進行力學性能對比,發(fā)現(xiàn)選用碳纖維增強復合材料代替鋁合金作為高端機箱的制造材料不僅是可行的,而且通過有效的鋪層設計,可以實現(xiàn)有效減重達28%。
不過,當采用碳纖維復合材料作為機載電子設備的箱體外殼材料時,因為碳纖維復合材料和鋁合金在性能和加工方法上存在著較大差異,碳纖維復合材料的縱向強度指標遠高于鋁合金,但層間性能低于鋁合金,同時還存在材料的各向異性、硬度高、脆性大等特點,所以在切削時易出現(xiàn)層間分層、劈裂現(xiàn)象,尺寸要求和表面質量不易保證。
從實際應用角度說,采用碳纖維復合材料制作機載儀器儀表箱殼體,對制作工藝有著很高的要求。我們無錫智上新材據(jù)自己的制作經驗建議,碳纖維產品在設計時零件受力方向盡量與碳纖維縱向一致,避免層間方向受力,減少因倒角、臺階孔等導致纖維層斷裂的結構,螺紋等結構盡量改用鋼套的形式。在制作時最好一次成形,避免二次加工。制品內部不能存在氣泡和空穴,箱體內外表面光整度要好,成品必須杜絕塌陷、凸起和角落堆疊等缺陷。
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