碳纤维连接工艺及宝马7系应用解析

作者：狗尾巴草说车
2020-11-20 09:42
2859

新能源三电系统、整车、新材料紧固连接该如何分类？

为了更加深入地掌握新能源在三电系统、整车、新材料等紧固连接的要素及疑难点，2019第二期螺丝君“高研班”技术培训，螺丝君研究院甄选国内顶尖企业的3位资深行业专家，

于9月21-22日，在上海，分别开设<<新能源三电系统紧固连接>>、<<新能源整车连接>>、<<新材料连接>>3门精品课程，相信通过3位专家的经验传授、分享，您会收获多多，满载而归！

具体事宜，可联系下方小编微信。

随着汽车轻量化不断发展，各种轻质材料在汽车上的应用越来越多，铝车身也逐渐出现在大家眼前，但是还有更轻的材料应用-碳纤维，它的密度比铝还轻，只有1.7g/cm3，相信在未来的汽车将有可能大量使用，

实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%--8%；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%；汽车整备质量每减少100千克，百公里油耗可降低0.3--0.6升。

目前碳纤维的的连接技术分别是weber开发的TSS热融塑料铆接和Gesipa开发的FDR自钻式拉铆。

宝马7系碳纤维车身

车型应用

碳纤维增强复合材料有着绝佳的物理特性：比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7至9倍，在全新7系的车体框架中，碳纤维增强复合材料被用于加固车顶横梁结构以及B柱和C柱、底部侧围、中央通道和后部支撑。相比上一代车型，全新7系最大减重达130公斤。

宝马7系骨架图

中通道区域碳纤维板C柱区域碳纤维板

顶盖前横梁区域图

碳纤维车身是如何制作的？

1、碳纤维生产的起点是从石油中提取的一种名为聚丙烯腈的白色纤维。在经过高达1300度的高位和在多种压力条件下的复杂工艺处理后，其中纤维的各种构成要素会通过气化逐一剔除，最终只留下几乎纯碳组成并具有未定的石墨结构的7微米纤维。之后再将约5万根这样的单丝捆绑成所谓的纤维束，再将纤维束加工成特殊的纤维织物。

2、预成型

用加热工具使裁剪下来的碳纤维缝编织物具有稳定的三维形状。多个这种预制的预成型坯件就可以组装成一个较大的部件。这样就可以生产出大面积的车身部件。

3、树脂固化

在预成型后，利用树脂传递模塑RTM工艺在高压下进行树脂固化。此时在高压下将液态树脂注射到预成型坯件中。首先使碳纤维与树脂连接起来，然后进行固化，从而使这种材料具有刚性和优异的性能。

4、精加工修整

精加工各部件轮廓以及钻出缺失的开口。为此，宝马利用特殊的喷水切割机对这种部件进行加工，在水流的喷射下形成下一步加工所需要的粘接面。与碳纤维强化塑料车身部件相反，在生产传统钢板材料的侧车架时，必须连续将多个内部和外部的钣金部件焊接拼合起来。

连接工艺

工艺简介

TTS即ThermalSettingSystem，以纤维增强塑料为连接元件为目标，开发了热粘接剂凸台产品及相应的连接工艺。

该工艺适用于蜂窝和泡沫芯结构的夹层元件(具有不同的涂层)以及CRP和GRP塑料材料。在连接过程中，塑料凸台(热塑性塑料)以一定的转速和轴向载荷安装在塑料构件中。