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(lián)網(wǎng)

碳纖維復(fù)雜的工藝處理需要具備極高水準(zhǔn)的專業(yè)技術(shù)。BMW智能輕質(zhì)結(jié)構(gòu)概念“Carbon core高強(qiáng)度碳纖維內(nèi)核”被首次應(yīng)用至全新BMW 7系,這一舉措被認(rèn)為是汽車工程領(lǐng)域的里程碑,改變了這個(gè)時(shí)代對(duì)車身輕量化技術(shù)的認(rèn)知,也意味著更佳的駕駛舒適性和更出色的動(dòng)態(tài)性。

高強(qiáng)度碳纖維內(nèi)核Carbon core的應(yīng)用能夠顯著且有針對(duì)性地減少車身重量,同時(shí)又提高車輛的穩(wěn)定性。在車身扭轉(zhuǎn)剛度方面,相對(duì)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(jié)構(gòu)和重量?jī)?yōu)化技術(shù),保障了從整體到每個(gè)細(xì)節(jié)的一致減重,幾乎達(dá)到完美的50:50軸載荷分布,并進(jìn)一步降低重心。

但是金屬材料與碳纖維復(fù)合材料連接需要面臨的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)就是電化學(xué)腐蝕。

BMW 7系碳纖維和金屬的連接和防腐方案hypermesh培訓(xùn)教程圖片4

當(dāng)兩種不同的金屬通過電解質(zhì)相通時(shí),即會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,盡管碳纖維不是金屬,但是其也是良好的導(dǎo)體,也和鋼或者鋁合金存在很大的電勢(shì)差。金屬間的腐蝕發(fā)生在金屬連接處,雖然不會(huì)腐蝕碳纖維復(fù)合材料,但是卻會(huì)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(fù)合材料僅被用于車體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件并且干燥的區(qū)域。另外通過結(jié)構(gòu)膠,一方面實(shí)現(xiàn)不同零件粘接,同時(shí)也阻斷碳纖維和金屬材料的化學(xué)腐蝕發(fā)生路徑,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電化學(xué)腐蝕的防腐。

BMW 7系碳纖維和金屬的連接和防腐方案hypermesh培訓(xùn)教程圖片5

對(duì)于金屬和復(fù)合材料的連接工藝,除了結(jié)構(gòu)膠的粘接以外,還需要與物理的鉚接相結(jié)合。BMW對(duì)于多材料車身開發(fā)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。

BMW 7系碳纖維和金屬的連接和防腐方案hypermesh培訓(xùn)教程圖片6

膠鉚連接工藝

對(duì)于復(fù)合材料與金屬零件的膠結(jié),因?yàn)椴煌N材料具有不同的熱膨脹系數(shù),所以結(jié)構(gòu)膠要具有良好的韌性。

BMW 7系碳纖維和金屬的連接和防腐方案hypermesh培訓(xùn)教程圖片7

對(duì)此,swimming工藝中我們通過增加結(jié)構(gòu)膠的厚度,來提高粘接韌性。

通過增加結(jié)構(gòu)膠的厚度,我們可以實(shí)現(xiàn)更好的伸縮補(bǔ)償量,更高的斷裂延伸率,但是粘接強(qiáng)度會(huì)有所降低,同時(shí)會(huì)增加結(jié)構(gòu)膠使用量進(jìn)而增加成本。所以需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才