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

碳纖維復雜的工藝處理需要具備極高水準的專業(yè)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(tài)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(wěn)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(yōu)化技術,保障了從整體到每個細節(jié)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(zhàn)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(fā)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(qū)域。另外通過結構膠,一方面實現(xiàn)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(fā)生路徑,從而實現(xiàn)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(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。

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(shù),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(xiàn)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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