使用碳纖維復(fù)合材料替代傳統(tǒng)金屬材料制作機(jī)械臂時(shí)，可以大大減輕機(jī)械手臂的自身重量，但是在輕量化的同時(shí)，是否會(huì)影響到機(jī)械臂的力學(xué)性能呢？根據(jù)外加載荷性質(zhì)的不同，原材料的力學(xué)性能體現(xiàn)為拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等幾個(gè)方面，這些方面的不同表現(xiàn)決定了原材料的使用范圍和使用壽命，因此，力學(xué)性能是評(píng)判碳纖維復(fù)合材料能否適用于工業(yè)機(jī)械手臂的關(guān)鍵因素。碳纖維機(jī)械臂的力學(xué)性能檢測(cè)主要包括以下幾個(gè)方面：
 

1.碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂的拉伸

用于機(jī)械手臂的碳纖維復(fù)合材料的拉伸主要指軸向拉伸，即在一定環(huán)境條件下，當(dāng)機(jī)械臂受到軸向力時(shí)的軸向抗拉力和抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)時(shí)要求試樣端面與其軸線垂直、且平整、無分層、撕裂等現(xiàn)象，表面無損傷，若表面存在毛刺或其他突起物，應(yīng)予修平，并盡量避免損傷增強(qiáng)纖維。

參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 1446-2005《纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則》

GB/T 1447-2005《纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》

GB/T 5349-2005《纖維增強(qiáng)熱固性塑料管軸向拉伸性能試驗(yàn)方法》

2.碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂的彎曲

彎曲試驗(yàn)主要用來檢測(cè)碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂在彎曲靜載荷作用下的性能和行為。彎曲試驗(yàn)可分為兩大類，一種是局部彎曲試驗(yàn)，另一種是整體彎曲試驗(yàn)。

碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂在實(shí)際應(yīng)用中往往是以整體出現(xiàn)的，而具體應(yīng)用中，整體的彎曲性能與局部彎曲性能存在著很大的差異，因此，為了更好地了解碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂實(shí)際的彎曲性能，整體彎曲試驗(yàn)相對(duì)更為重要。整體彎曲試驗(yàn)原理和局部彎曲試驗(yàn)原理相似，都采用三點(diǎn)彎曲，無約束支撐，再以恒定的加載速率加載，致使試樣破壞或達(dá)到一定的撓度值，從而檢測(cè)其最大抗彎曲力，從而分析其彎曲性能。

參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 1449-2005《纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)》

3.碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂的壓縮

碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂的抗壓強(qiáng)度與樹脂性能、界面大小以及增強(qiáng)體的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，因此，即使是相同的增強(qiáng)體，復(fù)合時(shí)所用的樹脂種類及成型工藝的不同，相應(yīng)復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度也不相同。與彎曲試驗(yàn)類似，壓縮實(shí)驗(yàn)方法具體可分為局部壓縮和整體壓縮。

實(shí)驗(yàn)時(shí)要求試樣的機(jī)械臂端面平整、無分層、撕裂等現(xiàn)象，其余表面無損傷。試樣兩端面要求相互平行，且與試樣軸線垂直，平行度應(yīng)不大于0.10mm。碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂成品一般尺寸較大，且規(guī)格不一，常用的壓縮實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)前需取壁管中某一片狀進(jìn)行檢測(cè)，以此檢測(cè)碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂的整體抗壓性能。

參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 5350-2005《纖維增強(qiáng)熱固性塑料管軸向壓縮性能試驗(yàn)方法》

       我公司已為國內(nèi)多個(gè)工業(yè)機(jī)器人品牌提供了多批次的碳纖維機(jī)械臂產(chǎn)品，為使產(chǎn)品符合用戶的需求，在碳纖維機(jī)械臂的力學(xué)性能方面也有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。首先，以制作碳纖維機(jī)械臂的碳纖維與環(huán)氧樹脂的常用型號(hào)為樣本，測(cè)定碳纖維復(fù)合材料的基本性能，得出以下數(shù)據(jù)：

      其次，以其中一款直管型碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂的成品為樣本，對(duì)其力學(xué)性能測(cè)試，并與傳統(tǒng)金屬材料制成的同型機(jī)械臂力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比，得出以下數(shù)據(jù)：

        通過力學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，我公司生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料機(jī)器人手臂比常用金屬材料制成的機(jī)械臂在抗拉輕度、比強(qiáng)度、比剛度等方面都有明顯的提升。