在传统的机载电子设备中,铝合金制造的机箱部分在整机重量中占有相当大的比例。如果能够选用密度较小的碳纤维复合材料,那么箱体的重量下降将为整机实现有效“减负”。因此,在电路设计、整机内外接口等所有参数保持不变的情况下,选用密度更低的碳纤维复合材料是机载设备有效减重的方法之一。

      通过各项实验证明,碳纤维复合材料的性能特征适用于机载电子设备箱体的外壳材料。以拉菲8无锡拉菲8新材料科技有限公司为高端仪器仪表箱制作的碳纤维箱体为例,该箱体长度480mm,宽度270mm,高度为210mm,厚度为3mm。分别针对这款碳纤维增强复合材料机箱与传统铝合金机箱进行力学性能对比,发现选用碳纤维增强复合材料代替铝合金作为高端机箱的制造材料不仅是可行的,而且通过有效的铺层设计,可以实现有效减重达28%。

      不过,当采用碳纤维复合材料作为机载电子设备的箱体外壳材料时,因为碳纤维复合材料和铝合金在性能和加工方法上存在着较大差异,碳纤维复合材料的纵向强度指标远高于铝合金,但层间性能低于铝合金,同时还存在材料的各向异性、硬度高、脆性大等特点,所以在切削时易出现层间分层、劈裂现象,尺寸要求和表面质量不易保证。

        从实际应用角度说,采用碳纤维复合材料制作机载仪器仪表箱壳体,对制作工艺有着很高的要求。拉菲8无锡拉菲8新材据自己的制作经验建议,碳纤维产品在设计时零件受力方向尽量与碳纤维纵向一致,避免层间方向受力,减少因倒角、台阶孔等导致纤维层断裂的结构,螺纹等结构尽量改用钢套的形式。在制作时最好一次成形,避免二次加工。制品内部不能存在气泡和空穴,箱体内外表面光整度要好,成品必须杜绝塌陷、凸起和角落堆叠等缺陷。
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