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用热塑复合材料生产高强度的网状紧固件

时间: 2011-07-17 18:00 来源: 作者: 点击:

瑞士一家航天、汽车、医药设备零件制造商研制出一种新型模压技术,生产的网状热塑复合材料每单位重量强度据说可以和那些钢铁、铝以及钛制产品的强度相媲美。Icotec公司声称其CFM(复合材料塑变模压)技术,将62%的碳纤维加入热塑塑料中,生产出高强度、耐磨的螺丝、螺栓、插入件、双头螺栓、地脚螺栓以及其他紧固件。CFM复合材料也可以用于医学移植管、小型轴承(长0.5in)和其他零件。深受大家喜爱的聚合物母质是英国和美国Victrox PLC公司生产的PEEK。

CFM复合材料的比强度(即每单位重量的强度)要超过那些有可比性金属的比强度。62%碳补强PEEK的复合材料的绝对强度值一样让人难以置信:抗挠曲强度是铝的7倍;比玻璃补强的尼龙6或者PEEK高出30%。

CFM技术当初来源于位于德国Weissenberg的Faigle Kunststofftechnik公司生产的坯料碎熔 PEEK/碳纤维棒,这种棒的供货商使用了一种专利技术生产方法,将高级的碳纤维束注入PEEK中,实际上没有破坏补强物的整体性。

而Icotec公司将PEEK切成体积完全等于成品零件体积的坯料,机械手将这种坯料防入一个加热室里,在此室内PEEK融化、弄湿连续加入的纤维,减少缝隙率。接着,坯料被送入一个模压腔内,在此腔内坯料以精确的速度、温度和压力被压制成零件,这种零件中的纤维可以定向,以便加强零件的强度。

CFM螺丝的剖面示图表明了纤维在螺旋剖面的定向方法,它增加了螺丝的扭力或者抗扭度,使得螺丝即使用于紧固金属零件时也能抗裂。然而,纤维在螺芯上的定向却是单向性的,这样可以增强整个螺丝的强度。纤维在中间层的定向可将抗扭矩螺纹牢牢地固定在螺芯上。

PEEK母质使CFM零件的尺寸变大,PEEK将纤维完全弄湿并用这种模压技术做彻底处理。与此同时,PEEK也增强了零件的耐热性和耐化学性能,零件连续使用的温度可高达500°F,低漏气性使PEEK也可用于航天耐腐蚀的紧固件中。

CFM紧固件的抗振动性能对于像海洋作业中使用的钻架紧固装置来说具有极大的吸引力。最近该公司同时也研制出一系列内部润滑的塑料紧固件,用于零件经受动力振动的场合中,而以往的金属紧固件在这些场合里常常会丧失其预应力,因此容易松动甚至失效。

目前,Icotec公司正在运用尼龙6和PBT等辅助树脂来扩展其CFM生产能力。该技术除了使用纤维之外还可以使用碳,尤其可以使用陶瓷、玻璃以及钽等材料。玻璃对于高温或者高绝缘性等用途而言很受欢迎。碳纤维在用于人骨移植时虽有较高的强度,但却妨碍了X射线或MRI成像的精确读出。针对这个问题,Icotec公司采用放射性半透明钽补强材料来解决。

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