無紡布機(jī)用碳纖維輥
傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備中有相當(dāng)大的一部分輥軸會(huì)采用金屬材料,但是金屬材質(zhì)的輥筒存在著種種弊端,例如采用磷青銅制造的真空引紙輥、光澤輥等,由于銅制輥面硬度低,不耐磨、剛度較差,因此在生產(chǎn)和維修過程中,必須小心使用,以免碰撞造成其表面的損傷。有的設(shè)備隨著幅寬的不斷加大,金屬輥體的撓度變形就會(huì)呈數(shù)倍增加,繼而給設(shè)備的高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了困難。雖然理論上可以通過加大輥體直徑來減少撓度,但由此帶來的設(shè)備重量增加又會(huì)給零件的安裝和使用帶來更多障礙,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生設(shè)備成本和運(yùn)轉(zhuǎn)成本的提高等問題。
除了這類情況外,金屬類輥筒零件在使用過程中還普遍存在著轉(zhuǎn)速快、負(fù)荷大的問題,這就對(duì)輥筒材料的強(qiáng)度、耐疲勞性、剛性、耐磨性和防腐蝕性都提出了很高的要求。
碳纖維輥筒通常是采用碳纖維復(fù)合材料經(jīng)由纏繞工藝制造而成,復(fù)合材料本質(zhì)為各向異性更為明顯的多相組成材料,這些材料通常體現(xiàn)為物理化學(xué)性能較為優(yōu)越并且材料內(nèi)部界面分布均勻的特征。碳纖維復(fù)合材料中的增強(qiáng)體碳纖維就表現(xiàn)為質(zhì)量輕、強(qiáng)度高,密度較小的碳纖維復(fù)合材料能大幅度地降低輥筒的自重,從整體上有效減少工業(yè)設(shè)備的重量,有效減少由輥筒零件負(fù)荷過重及轉(zhuǎn)速過快造成輥筒撓度加大引發(fā)的輥筒表面包膠層損壞和輥筒軸頭斷裂的情況。在降低輥筒零件損壞率的同時(shí),對(duì)運(yùn)營成本的降低作出貢獻(xiàn)。
碳纖維輥跟金屬輥相比的優(yōu)勢(shì):
(1)自重輕:碳纖維材質(zhì)的密度是1.6g/cm3,鋁的密度是的2.7g/cm3,鋼的密度是7.8g/cm3。即便體積較大,但是因?yàn)橹亓枯p,所以便于搬運(yùn)、安裝及操作。
(2)強(qiáng)度高:碳纖維復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度是4900MPa,鋁是700-1200MPa左右,鋼是780-1200MPa。高強(qiáng)度材質(zhì)加上精密的卷繞型結(jié)構(gòu),使斷面模量達(dá)到最優(yōu)比例。
(3)剛性好:碳纖維的管子相對(duì)金屬管剛性好,碳纖維的彈性模量為240GPa,鋼是110GPa,不僅結(jié)實(shí)耐用,能承受較重的載荷,而且相比而言更不易變形。
(4)慣性?。翰徽撌菃?dòng)、降速還是停止的速度都很快,方便速度控制,在卷芯高速運(yùn)轉(zhuǎn)下還能有效減震,特適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備使用。
(5)效率高:由于碳纖維的重量輕,所以輥?zhàn)拥淖枇π。R界轉(zhuǎn)速表現(xiàn)好,比鋼輥提高一倍以上的轉(zhuǎn)速可以使設(shè)備的轉(zhuǎn)速提高50%左右,由此提高了整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度,提高產(chǎn)量,降低成本和能耗。
(6)蠕變小、性能穩(wěn)定:碳纖維輥在-50℃—150℃之間均不變形,膨脹系數(shù)為0.2×10-6/℃,尺寸穩(wěn)定。幾乎不產(chǎn)生變形記憶,使用時(shí)間再長也不會(huì)變彎。
(7)抗疲勞性好:碳纖維復(fù)合材料的耐疲勞強(qiáng)度高于高強(qiáng)度鋼絲。因?yàn)榻饘俨牧显诮蛔儜?yīng)力作用下,疲勞極限僅為靜荷強(qiáng)度的30%~40%,由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴(kuò)展,以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性,復(fù)合材料的疲勞極限較高,約為靜荷強(qiáng)度的70%~80%,并在破壞前有變形的顯著征兆,可有效降低損壞率和維修成本。
(8)動(dòng)平衡精度高:碳纖維輥體均勻度好,比傳統(tǒng)輥件的動(dòng)平衡要求更高。采用精密的動(dòng)平衡儀校準(zhǔn),轉(zhuǎn)速達(dá)1200rpm時(shí),輥體跳動(dòng)在0.03mm以內(nèi)。
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