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辊轴厂家简述碳纤维辊轴加工工艺

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辊轴厂家简述碳纤维辊轴加工工艺

发布日期:2020-07-27 作者: 点击:

辊轴,又称辊筒,英文称作roll或roller,是机器上能滚动的圆柱形机件的统称,一般与轴、轴承、辊套、密封圈(盖、环)组合使用,从功能上分为驱动辊和从动辊。辊轴广泛应用于圆网印花机、数码打印机、矿山输送设备、造纸和包装机械等各类传动输送系统中。下面辊轴厂家简述碳纤维辊轴加工工艺及优势在那些方便。


辊轴通常采用诸如铝合金、不锈钢、橡胶、聚胶脂等为原材料的。按尺寸来分,大型的如造纸机械用辊筒,其长度可以达到10米以上,直径在1500mm以上,小型的如自动流水线上皮带输送上用的平托辊,一般在1米长度以内,直径也在159mm以内。按作用来分,有要保证传递精度的如数码激光打印机上的辊子,有起压滤作用的如造纸机械上的压光辊,有对尺寸精度要求不高的支撑用托辊,有热交换要求的辊子,也有起重型压滤作用的辊子等。


碳纤维辊轴的优势


碳纤维辊轴是指以碳纤维复合材料为材质的辊轴,其优势表现是利用材质的轻量化对产品性能进行有效提升。碳纤维的密度小、重量轻,其比重是铝合金的60%,但是其抗拉强度可达到3000MPa以上,是钢材的6倍以上。相比于铝合金材料的辊轴,更轻的碳纤维辊轴能使机器启动和停止的速度加快,减小惯性,提高辊轴的转速,从而有效降低耗能和提升生产效率。以无锡威盛新材料科技有限公司为锂电池卷绕机生产的一款碳纤维过辊为例,该过辊的辊身以碳纤维复合材料制成,外径60mm,壁厚1.5mm,长度220mm,整体重量只有220g,两端为环形铝嵌件,其重量主要分布在两端的铝件部分,整体重量比原来同规格的铝合金辊减重40%以上。

碳纤维辊轴的加工


常规的辊轴生产多由辊体初车、初校静平衡、轴头装配、精车和精校动平衡等工序组成。辊子成型后,出于防锈防腐、耐磨和支撑的需要,还需要对其进行表面处理或包覆,如喷漆、镀锌、TEFLON喷涂、包橡胶、镀铬、陶瓷喷涂和氧化等工序。碳纤维辊轴一般多用于高精密器械中,在平衡精度等方面要求较高,在生产制造方面大体包括以下几个方面:


1、毛坯的制备


碳纤维辊轴通常以缠绕成型工艺制成的碳纤维管材为毛坯。碳纤维缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,获得制品。


根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同,分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带,在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上;湿法缠绕是将纤维集束(纱式带)浸胶后,在张力控制下直接缠绕到芯模上;半干法缠绕是纤维浸胶后,在缠绕至芯模的途中,增加一套烘干设备,将浸胶纱中的溶剂除去,与干法相比,省却了预浸胶工序和设备,与湿法相比,可使制品中的气泡含量降低。三种缠绕方法中,以湿法缠绕应用最为普遍,干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。

使用缠绕成型工艺的碳纤维管能够按产品的受力状况设计缠绕规律,充分发挥出纤维的强度,在重量上与同体积、同压力的金属管材相比,重量可减轻40%-60%。目前,这种工艺已实现机械化和自动化生产,产品质量稳定,精确、劳动生产率高,可制作成不同长度、直径和壁厚的碳纤维管材。


2、外圆和断面的处理


对碳纤维辊的外圆和断面的加工,在程序上的划分极为细致,有粗车、半精车、精车、粗磨、精磨、研磨、超精加工、精细车等,各程序在经济精度与表面粗糙度上实现的指标各不相同。下面将碳纤维辊轴外圆和断面的加工概括为三个阶段:


粗加工阶段:主要是高效率地去除各种加工表面上的大部分余量,并为半精加工提供基准。粗加工尽量在功率大、精度低、生产率高的机床上进行,以充分发挥设备潜力、提高生产效率。该阶段需及时发现和处理毛坯缺陷,及时纠正上道工序的位置误差,如弯曲、位移、偏心、偏斜、不平行、不垂直等。如误差不能纠正则打标记作废,以免继续加工浪费工时。


半精加工阶段:完成次要表面的加工,并为主要表面的精加工作准备。通过人工清洗、仔细检查表面发现问题,如气孔、白点、凹坑等,对由生产过程中树脂分布不均造成的瑕疵进行及时修补或处理。


精加工阶段:使用精度较高的车床和磨床对辊体表面进行光整加工,从工件上切除多余的树脂层,对辊轴两端的铝合金件进行打磨,提高工件表面光洁度和整体均匀度,保证形位公差如圆度、圆柱度和直线度等要素都符合图纸要求,并根据动平衡测试数据,调整精加工的方向和力度。


3、表面处理


碳纤维辊轴最常见的表面处理方式就是喷漆,而且喷漆的环节要不断穿插在上述的粗、精加工程序之中,一般会按照喷漆(第一遍)、粗磨、喷漆(第二遍)、粗磨、精车、精磨这样的顺序进行。


在喷漆过程中,需要使用金属螺丝扣将碳纤维辊轴两端固定在金属辊轴内芯上,通过自动化喷漆设备加上手动操作来完成。油漆喷涂后要经过15~20分钟的流平后再进入烘干房烘干。初喷的油漆表层起伏不平,富含挥发份,流动性强,经过一定时间的静置,油漆表层经过微流动而变得平滑,整层内的挥发成分得以大量、均匀地挥发,能防止油漆气泡、流走变形。经过油漆流平后的碳纤维辊再根据产品的实际情况进行不同温度、不同时间的烘烤。由于碳纤维辊轴在精度上要求非常高,任何细小的尘埃都有可能造成较为明显的影响,因此整个喷漆和流平过程需要在无尘室中进行。


传统材料制成的辊轴在实际的使用过程中,受金属性能及轴承抗冲击能力较差、运行时出现颈项尺寸大等因素的影响,经常造成轴磨损,从而出现辊轴震动加大,造成噪音变大、震动、不稳定等情况,更严重时会造成轴头断裂,损坏设备等其它部件,甚至会导致重大事故的发生,严重影响企业的正常生产。但是碳纤维辊轴凭借原材料的性能优势以及较高的制造水平,能够展现出强度高、重量轻、长寿命、低噪声、耐腐蚀、无摩擦、免维修、低耗能、优化系统布置等优点

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