卷繞碳纖維管與拉擠碳纖維管兩種工藝介紹
卷繞預(yù)浸料碳纖維管和拉擠碳纖維管是碳纖維管材較為常見的兩種工藝形式，兩種碳纖維管在成品性能與實(shí)際應(yīng)用方面存在一定的差異。
卷繞預(yù)浸料碳纖維管：
卷繞預(yù)浸料碳纖維管通過使用斜紋碳纖維預(yù)浸料或單向預(yù)浸料層層卷繞在金屬芯軸上，然后經(jīng)高溫固化而成。在此過程中，通過兩個(gè)方面對(duì)管材進(jìn)行質(zhì)量管控：一是確保金屬芯軸的尺寸一定要準(zhǔn)確合適，因?yàn)樘祭w維預(yù)浸料是纏繞在芯軸的外側(cè)，芯軸本身的外徑需要與其制造的碳纖維管的內(nèi)徑相匹配；二是精心設(shè)計(jì)卷繞碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料的鋪層方案，纏繞在芯軸上的碳纖維預(yù)浸料的層數(shù)和厚度決定了碳纖維管的外徑，編織碳纖維預(yù)浸料的纖維在 0°軸（管的長(zhǎng)度向下）和 90°軸（圍繞管的圓周）定向，這些鋪層為管材增加了所謂的箍強(qiáng)度，使其不易受到擠壓或爆裂力的影響，而 0°軸上的單向預(yù)浸料主要能提高管材的縱向剛度。
正因?yàn)殇亴臃桨笇?duì)管材的具體性能有直接影響，所以智上新材料著重通過改變碳纖維預(yù)浸料的疊層，或通過交替單向碳纖維預(yù)浸料的方向，對(duì)碳纖維管材成品的性能進(jìn)行調(diào)整，使之能夠更好地達(dá)到應(yīng)用需求。例如，用于傳動(dòng)軸的管材需要應(yīng)對(duì)扭轉(zhuǎn)力，因此碳纖維單向帶鋪層時(shí)可以離軸對(duì)齊，以±45°這樣的方式更好地應(yīng)對(duì)這些扭轉(zhuǎn)力。
采用卷繞預(yù)浸料方式制作的碳纖維管非常適合需要高彎曲剛度和輕量化應(yīng)用的配套設(shè)備，如自動(dòng)化機(jī)械輥軸、機(jī)器人手臂、設(shè)備伸縮桿和無人機(jī)部件等。此外，這些管材在制作時(shí)可根據(jù)需要選擇高模量和超高模量碳纖維材料，也可選擇一些特殊的外層織物進(jìn)行包覆。
拉擠成型是將碳纖維束在樹脂中浸漬后，使其通過預(yù)定內(nèi)腔型面的模具，其中心軸和模具之間的空間將決定碳纖維管的壁厚，再以微波加熱等方式使其迅速進(jìn)入凝膠化狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)固化成型的一種工藝。
因?yàn)檫@種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的連續(xù)成型，加工效率高，人工成本低，卻可以獲得品質(zhì)優(yōu)良、內(nèi)部孔隙率極低且具有精確尺寸的產(chǎn)品，所以拉擠碳纖維管是目前制造連續(xù)碳纖維復(fù)合材料型材比較具有成本效益的方法。該技術(shù)特別適用于具有一定的斷面形狀，且長(zhǎng)度方向要求非常直的部件成型。
從理論上說，拉擠碳纖維管的制造工藝可生產(chǎn)幾乎任何長(zhǎng)度的管材，而管材成品的運(yùn)輸往往成為主要的限制條件。但實(shí)際上，拉擠碳纖維管在應(yīng)用中的局限性也很大，這種通過連續(xù)拉拔進(jìn)行賦形的工藝，僅限于制造一些特定的型面產(chǎn)品，例如圓形、方形、工字型的管材等。
