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行业分析

工业机器人减重新材料——碳纤维复合材料
来源:搜狐 2016-12-03
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原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=4112       工业机器人的制造材料与使用环境有很大关系,并且通常都需要承受较大的工作压力,所以对制造材料的选择是比较苛刻的。


 
       制造工业机器人选用最多的还是金属材料,金属材料强度比较大,不易磨损,但金属材料在轻量化方面提升空间有限。制造机器人常用的金属材料是铝合金,用不锈钢的比例较小,而且铝合金比不锈钢更方便加工。工业机器人的大部分零部件制造会选用6061和7075这两个型号的铝合金,以6061为代表的6000系列铝合金,其主要合金元素为镁与硅,这种铝合金强度中等,具有良好的抗腐蚀性、可焊接性,氧化效果较好。而以7075 型号为代表的7000系列铝合金主要含有锌元素,是铝镁锌铜合金,属于超硬铝合金,也是可热处理合金,有良好的耐磨性,也有良好的焊接性,但耐腐蚀性较差,多应用于航空环境。6061的硬度虽然没7075高,但抗腐蚀比较好,所以市面上机器人手臂大多使用这种铝合金材质。
       机器人制造中,ABS树脂、PVC、尼龙、有机玻璃等材料有时也会被采用,相比于铝合金、不锈钢等金属材料,这类材料的优势主要是质量轻、便于加工,但是强度相对较小,可应用于机器人的某些非受力部件。
 

 
       除此之外,以玻璃纤维或碳纤维为增强体的复合材料近年来发展迅速,应用潜力巨大。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。碳纤维“外柔内刚”,力学表现突出,抗拉强度是钢的数倍,密度仅1.7g/cm3,为铝的2/3,在国防军工和民用方面都是重要的结构材料,目前已作为战略性新材料产业纳入《中国制造2025》中。
       碳纤维增强树脂复合材料具有许多优良性能,它的比强度和比模量在现有的结构材料中是最高的,导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数极小,抗振吸能性能好,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。
 

 
       与传统的玻璃纤维相比,碳纤维的杨氏模量是其3倍多,是凯夫拉纤维的2倍左右。以下为碳纤维复合材料与金属材料性能对比数据:
 
       以环氧树脂为基体的碳纤维复合材料不仅可以发挥碳纤维材料本身质量轻、强度大的特点,更具备富有实际意义的材料可设计性,因此,其逐渐成为新一代工业机器人机械臂首选的轻量化材料。
 
文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=4112