Углеродное волокно вместо гладких стальных стержней?

У меня есть длинный 8-миллиметровый гладкий стальной стержень длиной около 55 см. Эти стержни легко изгибаются из-за длины. Если я заменю их 8-миллиметровыми стержнями из твердого углеродного волокна, уменьшится ли изгиб? Будут ли подшипники изнашиваться на стержне из углеродного волокна? Я не смог найти слишком много информации об этом.

, 👍8


2 ответа

Лучший ответ:

12

Сталь-лучший материал для линейного стержня, если у вас фиксированное поперечное сечение. Он будет иметь наименьший изгиб любого стержня (за исключением некоторых экзотических металлов) того же размера.

Свойства материала углеродного волокна на первый взгляд могут показаться превосходными, но жесткость очень анизотропна-оно очень жесткое вдоль волокон и не очень жесткое поперек волокон. Таким образом, многоосевые напряжения, такие как изгиб, необязательно будут соответствовать теоретическим характеристикам. Углеродное волокно имеет исключительное соотношение жесткости к весу, но жесткость по площади не обязательно выше в этом приложении.

Люди иногда используют углеродное волокно для линейных стержней/рельсов, но только гораздо больших размеров, чем 8 мм. Подумайте >25 мм. >

И в этом действительно проблема. диаметр 8 мм при длине 550 мм значительно превышает допустимую жесткость при изгибе. Отклонение при изгибе увеличивается с увеличением длины куба, а это просто слишком много для размера стержня. Общее эмпирическое правило для приложений точного перемещения-длина Это консервативное правило, но это правильный подход. Вам действительно не следует превышать 200-250 мм или около того с помощью стержня диаметром 8 мм.


,

Большое вам спасибо за информацию! Экструзия с V-образным пазом 2020 года должна вести себя намного лучше (то есть изгиб должен быть почти незначительным), верно?, @Andres

Я мог бы только добавить, что вы можете попробовать использовать функцию выравнивания печати. Конечно, это не решение для гибки стержней, но вы можете уменьшить его влияние., @darth pixel

Да, 2020 год подходит для пролетов ~500 мм. Возможно, вам захочется немного увеличить размер на более длительный срок. Правило 25:1 довольно хорошо работает для двойных стальных стержней (диаметр) ИЛИ отдельные алюминиевые профили (номинальная толщина). Математика отклонения просто удобно работает таким образом., @Ryan Carlyle

9

Я согласен, что сталь-лучший материал для рельсов, но информация, представленная об углеродном волокне, просто неверна.

При изготовлении детали из углеродного волокна, будь то трубка или любая другая форма, вы укладываете ткань в нужной вам ориентации для направления сил. Если требуется разнонаправленная прочность и жесткость, то волокна укладываются в нескольких направлениях. Никто из тех, кто знает, что они делают, не направляет все усилия в одном направлении...

В целом, углеродное волокно прочнее стали как по соотношению прочности к весу, так и по объему. Я говорю "в целом", потому что детали должны быть спроектированы правильно. Плохо спроектированная деталь из углеродного волокна или сталь низкого качества могут легко оказаться слабыми.

На YouTube есть отличное видео, демонстрирующее сравнение прочности и жесткости приводного вала из углеродного волокна с той же деталью, изготовленной из стали. Стальной приводной вал согнулся и сломался с в 3 раза меньшей силой, в то время как приводной вал cf не имел видимого изгиба, пока не сломался.

Основной причиной, по которой сталь является лучшим материалом для линейных рельсов, является твердость поверхности. Линейные рельсы имеют подшипники, которые непрерывно перемещаются вверх и вниз. Рельсы необходимо закалить, чтобы они не изнашивались слишком быстро. Твердость поверхности (насколько легко поцарапать или проникнуть) cf намного ниже, чем у стали. Здесь нет никакого сравнения.

Cf-отличный материал для рамы, но не для рельсов. Для более жестких рельсов я предлагаю купить несколько квадратных рельсов THK. 15 мм рельсы будут достаточно жесткими для большинства 3D-принтеров.

,
Смотрите также: