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我國首款國產化碳纖維臂架泵車精彩亮相

發布日期：2021-11-30 來源：科技日報瀏覽次數：445

核心提示：近日，我國首款國產化碳纖維臂架泵車亮相。在湖南長沙召開的中聯重科新能源裝備及碳纖維復合材料新技術發布會上，記者了解到，能

近日，我國首款國產化碳纖維臂架泵車亮相。在湖南長沙召開的“中聯重科新能源裝備及碳纖維復合材料新技術發布會”上，記者了解到，能靈活完成各類工程施工指令動作的碳纖維臂架，應用了中聯重科歷經十年技術積累，自主研發的“碳纖維復材-高強金屬混合結構技術”。

該設計-計算-制造-測試成套技術的研發成功，意味著我國實現了碳纖維復合材料從原材料、制造裝備，到設計計算方法、制造工藝的全鏈條自主化，大幅降低了工程機械領域碳纖維復合材料主承力結構件的價格成本，助力這類以碳纖維為核心的新型結構商用落地。

　　我國首款國產化碳纖維臂架泵車。俞慧友攝

以碳纖維復合材料為代表的輕量化材料，支撐了航空航天裝備飛速發展。隨著技術的成熟，碳纖維復合材料逐漸在交通、能源、工業等民用領域推廣應用。

相較于碳纖維材料常用于的航空航天領域，其在工程裝備制造中，技術難度和復雜性更甚。通常，衛星、火箭、飛機等在空中運行，處于相對穩定的運動狀態。但工程施工中，具多關節結構的碳纖維細長臂架，需在空中完成各類施工所需的操作動作，運動狀態和受力情況復雜多變。同時，碳纖維復合材料還是一種“抗拉（伸）不抗壓（力）”的材料。如何制造出可滿足工程機械裝備需求的“既抗拉又抗壓”碳纖維復合材料形成的關鍵結構，成為業內研究熱點。

為解決碳纖維復合材料抗拉不抗壓難題，研發團隊創新性地提出了“兩級混合”設計理念。即，對臂架端部采用高強鋼結構和臂體部分碳纖維復合材料結構的裝配式混合；對臂體部分，采用碳纖維復合材料和高強鋼板疊層式的半金屬化混合，實現碳纖維復合材料的抗拉、抗壓“雙抗”性能。

基于臂架兩級混合結構設計，和自研的臂架制造工藝，項目組提出和建立了“混合結構數據庫”，形成了計算誤差小于10%的“碳纖維復材-金屬混合臂架精準計算方法”。此后，通過創新開發的碳纖維復合材料增材式一體成型方法，制造出與鋼材有著相同加工性能的整體成型結構。

“泵車使用過程中，通常容易出現臂架異常損傷。我們對此還建立了成套修復方法，修復后的臂架使用性能與新品相當。而通過成套技術制造出的碳纖維復合材料臂架，可顯著提高整機輕量化水平。以今天亮相的國產化碳纖維臂架泵車臂架為例，相對鋼材料臂架，輕量化可達35%。”中聯重科研究院技術研究中心副主任劉延斌說。

中國工程院院士黃伯云則稱，碳纖維材料與工程機械裝備的結合，有望為工程建筑裝備帶來“輕”革命，中聯重科在這一技術領域走在了全國乃至世界的前面。這種碳纖維復合材料新技術，有望拓寬碳纖維材料的民用應用領域，也有望助力新材料在工程機械領域的發展。（編輯：劉義陽審核：王小龍）

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