BMW 7系碳纖維和金屬的連接和防腐方案

2017-02-16  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

碳纖維復雜的工藝處理需要具備極高水準的專業技術。BMW智能輕質結構概念“Carbon core高強度碳纖維內核”被首次應用至全新BMW 7系,這一舉措被認為是汽車工程領域的里程碑,改變了這個時代對車身輕量化技術的認知,也意味著更佳的駕駛舒適性和更出色的動態性。

  高強度碳纖維內核Carbon core的應用能夠顯著且有針對性地減少車身重量,同時又提高車輛的穩定性。在車身扭轉剛度方面,相對于上一代車型,不僅車身重量減少130公斤,還提高了舒適度和安全性。此外,智能混合結構和重量優化技術,保障了從整體到每個細節的一致減重,幾乎達到完美的50:50軸載荷分布,并進一步降低重心。

但是金屬材料與碳纖維復合材料連接需要面臨的一個很大的挑戰就是電化學腐蝕。

當兩種不同的金屬通過電解質相通時,即會產生電化學腐蝕,盡管碳纖維不是金屬,但是其也是良好的導體,也和鋼或者鋁合金存在很大的電勢差。金屬間的腐蝕發生在金屬連接處,雖然不會腐蝕碳纖維復合材料,但是卻會侵蝕鋼和鋁合金。而且水就是最常見的電解液。

所以在寶馬新7系中,碳纖維復合材料僅被用于車體關鍵結構件并且干燥的區域。另外通過結構膠,一方面實現不同零件粘接,同時也阻斷碳纖維和金屬材料的化學腐蝕發生路徑,從而實現對電化學腐蝕的防腐。

對于金屬和復合材料的連接工藝,除了結構膠的粘接以外,還需要與物理的鉚接相結合。BMW對于多材料車身開發了不同的鏈接工藝,例如鋼和鋁合金之間的“fixed”概念,鋼和CFRP之間為“swimming”概念。

膠鉚連接工藝

對于復合材料與金屬零件的膠結,因為不同種材料具有不同的熱膨脹系數,所以結構膠要具有良好的韌性。

對此,swimming工藝中我們通過增加結構膠的厚度,來提高粘接韌性。

通過增加結構膠的厚度,我們可以實現更好的伸縮補償量,更高的斷裂延伸率,但是粘接強度會有所降低,同時會增加結構膠使用量進而增加成本。所以需要根據實際情況進行調整。

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