【专业讲堂】一文简要了解ACPT公司碳纤维复合材料传动轴特点及加工工艺
长期以来，位于美国加利福尼亚州的复合材料制造商Advanced Composites Products＆Technology Inc.（ACPT）一直致力于开发和完善碳纤维复合材料传动轴的设计，即通过使用碳纤维复合材料或金属管连接大多数车辆下方传动系统的前部和后部。
虽然这些多功能部件最初用于汽车领域，但它们目前也已广泛用于船舶、商业、风能、国防、航空航天和工业应用等领域。多年来ACPT对碳纤维复合材料传动轴的需求一直在稳定增长。随着需求的持续增长，ACPT认识到需要以更高的生产效率来制造大量的传动轴（每周数百个相同的轴）。
ACPT碳纤维复合材料传动轴在许多领域获得应用
碳纤维复合材料传动轴需求增加的主要原因在于：碳纤维传动轴与金属同类传动轴相比具有独特的性能，例如更高的扭矩、更高的转速、更好的可靠性、更轻的重量，以及由于倾斜角度安全性提高。在高冲击下容易分解成相对无害的碳纤维，降低了噪音、振动和不平顺性，从而提高了安全性。
此外，与传统的钢制传动轴相比，汽车和卡车中的碳纤维传动轴可将车辆的后轮马力提高5%以上，这主要是由于复合材料的旋转质量更轻。轻量化的碳纤维传动轴吸收更多的冲击，具有比钢更高的扭矩能力，从而使更多的发动机动力可以传递到车轮上，而不会使轮胎打滑或脱离路面。
ACPT一直在加州工厂通过纤维细丝缠绕工艺生产碳纤维复合材料驱动轴。为了将规模扩大到所需的水平，将需要增加设备规模，改善生产设备并通过将职责尽可能地从人工技术人员转移到自动化流程来简化流程控制和质量检查。为了实现这些目标，ACPT决定建立第二个生产设施，并为其配备更高水平的自动化功能。
ACPT在美国威斯康星州斯科菲尔德（Schofield）建立了新的生产设施，并对生产复合材料传动轴的每个步骤进行了自动化评估：纤维缠绕、树脂含量和湿度控制、烘箱固化（包括时间和温度控制）、从芯轴中提取零件以及在每个步骤之间处理芯轴。
出于预算和独特加工要求，ACPT公司在与多家供应商协商后，提出了最终的解决方案是一个两部分生产系统：一个是两轴自动纤维缠绕系统（Roth Composite Machinery公司生产），带有多个缠绕机架；另一个是半自动心轴处理系统（Globe Machine Manufacturing Co.生产），而不是一个固定安装的自动化系统。
Roth为ACPT开发的自动长丝缠绕工艺
Roth纤维缠绕系统的主要优点和要求之一是其成熟的自动化能力，该系统的设计允许两个锭子同时生产零件，考虑到ACPT的专有传动轴需要进行多种材料更换，这一点特别重要。
Roth长丝缠绕系统可在复合材料之间自动切换
为了在每次换料时自动进行不同纤维切割、架线和重新连接，Roth的粗纱切割和连接功能使缠绕机能够通过其多个制造机架自动换料。Roth树脂浴和纤维张紧技术还能够确保纤维与树脂的精确润湿比，而不会出现过饱和现象，从而使缠绕机运行更快，而不会产生多余的树脂浪费。卷绕完成后，卷绕机自动将芯轴和零件从卷绕机上断开。
精密的树脂浴
卷绕系统本身是自动化的，但是在每个制造步骤之间仍然需要很大一部分的处理和移动芯轴，而每个制造步骤以前都是手动完成的。作为一种解决方案，Globe机械制造公司开发了一种工艺，涉及一系列手推车，旨在容纳手推车上的心轴。手推车内的旋转系统用于定位芯轴，以便进出卷取机和提取器，并在零件被树脂浸湿和烘箱固化期间连续旋转。
除了芯轴传输系统，Globe还提供了两个固化炉。固化和抽芯后，零件被转移到精密定长刀具上，然后被转移到数控系统上加工管端，随后用压装附件清洁和涂抹粘合剂。据ACPT介绍，该过程的一个重要方面是，它能够跟踪和记录每个绕组组的数据，例如设备温度，湿度水平，纤维张力，纤维速度和树脂温度。这些信息存储在产品质量检验系统或生产跟踪系统中，并可使操作员在必要时对生产条件进行调整。
Globe开发的整个过程被描述为“半自动化”，因为仍然需要人工操作人员按下按钮启动过程，并手动将手推车移入和移出烘箱。据悉Globe预计未来该系统的自动化程度将更高。