CN105015626A - 一种碳纤维汽车连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车碳纤维顶盖板与碳纤维汽车顶盖横梁的连接方式，采用利用胶接方式的方式将汽车碳纤维顶盖板与碳纤维汽车顶盖横梁连接在一起的汽车连接装置，形成有效的高强度低质量连接，抗疲劳和减振性能良好。本发明通过如下包含步骤的方法实现该连接方式，1)首先RTM制作碳纤维汽车顶盖；2)预浸料制备碳纤维顶盖横梁；3)碳纤维汽车顶盖与碳纤维顶盖横梁之间预处理之后，涂覆胶黏剂；4)完成碳纤维汽车部件组装；5)组装到汽车整车上。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料件连接技术领域，尤其涉及汽车碳纤维复合材料连接技术应用领域。
背景技术
现有的汽车大多采用金属材料制作，随着人们对于节约资源，操控自如等性能的追求，人们对汽车轻量化的要求越来越高。碳纤维复合材料具有质量轻，强度高，刚度高的优点是汽车轻量化进程中一直备受关注的新材料，随着制造工艺和技术的日益发展，出现了很多碳纤维汽车零部件包括顶盖、翼子板、底板和侧围等等。
尽管，碳纤维复合材料作为一种轻质高强材料，在汽车制造领域中有了很多有益的尝试，但是碳纤维材料之间以及与其他材料之间的连接紧固问题始终是一个关注的重点问题。碳纤维结构60-80％的破坏发生在连接处，所以汽车碳纤维零部件之间采用的连接方式对于碳纤维汽车的结构完整性有重大的影响作用。
随着这些汽车碳纤维复合材料应用的日益广泛，汽车复合材料部件之间的连接紧固的问题日益突出，要解决改问题，并非易事。碳纤维车车顶盖与车身的其他周围结构部位之间连接，除了考虑刚度和强度性能之外，必须要考虑扭转刚度、抗碰撞冲击和振动特性。
综上所述，如何提供一种能满足车身结构的各种要求，最主要的是连接的质量很轻，效率很高，制造成本可控制的碳纤维汽车连接装置成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能满足车身结构的各种要求，最主要的是连接的质量很轻，效率很高，制造成本可控制的碳纤维汽车连接装置。本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种碳纤维汽车连接装置，采用胶接方式的方式将汽车碳纤维顶盖板与碳纤维汽车顶盖横梁连接在一起，避免了无钻孔引发的应力集中，质量轻而且破损安全性好。相比较而言，提高了结构效率、同时也有利于降低碳纤维汽车的制造成本。不仅保证了汽车顶盖总成具有低质量和高强度，同时还拥有抗疲劳、密封、抗腐蚀、减振和绝缘性能好；破损安全性好的特点，有助于汽车重量的减轻和汽车安全性能的提高。
本发明还提出了一种解决碳纤维汽车车顶盖与碳纤维车顶横梁之间连接的手段，利用碳纤维材料制作车顶盖和车顶横梁，采用有支撑的单搭接方式进行胶黏剂粘合，保证连接强度的同时减轻连接处质量和连接制造成本。该手段能够很好体现碳纤维汽车件的材料特性，同时又能保证连接有效并且成本可控。
本发明还提供了一种碳纤维汽车连接装置制作方法，步骤如下：
1)首先RTM制作碳纤维汽车顶盖；
2)预浸料制备碳纤维顶盖横梁
3)碳纤维汽车顶盖与碳纤维顶盖横梁之间预处理之后，涂覆胶黏剂。
4)完成碳纤维汽车部件组装。
5)组装到汽车整车上。
优选的是步骤1当中的碳纤维织物层采用优选的铺层设计以便充分利用碳纤维的各向异性，最终材料可以获得极高的力学机械性；优选的是精确控制每层碳纤的层叠角度实现碳布的精确铺层，然后铺好的碳纤维毡被激光切割成合适的形状，放置成型模具里面，进行预成型加工；优选的是碳纤维完全地成型到位，以实现使用最少的碳纤维来构建最轻的结构。优选的是对原始材料的进行预应力处理然后以精确用量的树脂加以浸渍。最后，碳纤维毡在高温下固化，碳纤维顶盖随即模塑成型。
优选的是步骤2之中的预浸料要在模具中经过层压处理，并在压热器内进行热压固化。
优选的是步骤3之中采用的有支撑的单搭接连接方式，搭接长度与厚度之比在30-50之间。优选的是采用聚氨酯胶黏剂；优选的是在涂覆胶黏剂之前对表面进行清洁和打磨处理。优选的是试样表面要干燥；正确混合和施加胶黏剂；正确固化；控制胶层厚度均匀。
优选的是步骤4，5之中采用对中装配，样件公差精确度要求高。这样可以确保连接组装达到预期的效果，连接质量轻而且效率高，具体可参见附图1，连接流程示意图。
该碳纤维汽车连接装置具有以下有益效果：
它不仅具有高强度、高模量和耐腐蚀的优点还具有以下特点：无钻孔引发的应力集中，连接效率高，质量轻；抗疲劳、密封、减振和绝缘性能好；有阻止裂纹扩展作用，破损安全性好；无电化学腐蚀问题，无磨损问题，刚性连接。
附图说明
图1为本发明连接流程示意图
图2为实施例1的连接结构示意图
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种碳纤维汽车连接装置的制备方法，包括以下步骤：碳纤维顶盖层确定铺层设计，优选的是12层，铺层角为[0°/±45°/90°]S，精确控制每层碳纤的层叠角度实现碳布的精确铺层，铺好的碳纤维毡由激光切割成合适的形状，放置成型模具里面，进行预成型加工；优选的是碳纤维完全地成型到位，以实现使用最少的碳纤维来构建最轻的结构。然后对原始材料的进行预应力处理然并且以精确用量的树脂加以浸渍。最后在高温下固化，碳纤维顶盖随即成型。
碳纤维顶盖横梁预浸料采用，单层厚度为0.15mm，共8层，铺层准各向同性铺层，铺层角为[0°/±45°/90°]S，预浸料要在模具中经过层压处理，并在压热器内进行热压固化。
将碳纤维顶盖和碳纤维顶盖横表面用有机溶剂(优选丙酮)彻底清洗之后机械打磨，并且车顶干燥后涂覆胶黏剂(优选聚氨酯胶剂)施加一定的夹持力后固化，如图2所示进行连接。
胶接连接完成后的顶盖总成可以和碳纤维汽车的其他组成部分进一步装配成为车身整体，从而进行整车装配。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碳纤维汽车连接装置，其特征在于，采用胶接方式的方式将汽车碳纤维顶盖板与碳纤维汽车顶盖横梁连接在一起。
2.一种如权利要求1所述的碳纤维汽车连接装置，其特征在于，采用有支撑的单搭接方式进行连接。
3.一种如权利要求1或2所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)首先RTM制作碳纤维汽车顶盖；
2)预浸料制备碳纤维顶盖横梁
3)碳纤维汽车顶盖与碳纤维顶盖横梁之间预处理之后，涂覆胶黏剂。
4)完成碳纤维汽车部件组装。
5)组装到汽车整车上。
4.一种如权利要求3所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于，步骤1)中的汽车顶盖的制作采用铺层设计，精确控制每层碳纤的层叠角度得到碳纤维毡，随后采用激光将铺好的碳纤维毡切割成合适的形状，放置于成型模具里面，进行预成型加工。
5.一种如权利要求4所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于碳纤维完全成型到位，以实现使用最少的碳纤维来构建最轻的结构。
6.一种如权利要求4所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于对原始材料进行预应力处理，随后以精确用量的树脂加以浸渍。
7.一种如权利要求3所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于，步骤2)中的预浸料在模具中经过层压处理，并在压热器内进行热压固化。
8.一种如权利要求3所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于，步骤3)中采用有支撑的单搭接连接方式，搭接长度与厚度比在30-50之间。
9.一种如权利要求3所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于，所述胶粘剂为聚氨酯胶黏剂，在涂覆胶黏剂之前对表面进行清洁和打磨处理。
10.一种如权利要求3所述的碳纤维汽车连接装置的制作方法，其特征在于，步骤4)和步骤5)采用对中装配。
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