CN105351306B - 电动车用碳纤维和金属连接结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电动车用碳纤维和金属连接结构及其制作方法，碳纤维和金属连接结构包括碳纤维地板和金属加强梁，所述碳纤维地板上设有碳纤维连接槽，所述金属加强梁插入所述碳纤维连接槽和所述碳纤维连接槽通过粘接剂粘接；电动车用碳纤维和金属连接结构的制作方法，步骤如下：(1)制备带碳纤维连接槽的碳纤维地板；(2)在连接槽内表面预处理并涂粘结剂；(3)在连接槽内插入金属加强梁，并固化；本发明通过碳纤维连接槽将碳纤维材料与金属材料紧密结合，不仅使得紧固件和零件的数量大大减少，装配时间和成本显著减低；发挥了碳纤维的高强度、轻质量、耐腐蚀、抗疲劳优点特性的同时提高连接强度和连接的耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维汽车复合材料件连接技术领域，尤其涉及电动车用碳纤维和金属连接结构及其制作方法。
背景技术
质量轻，强度高，耐久性好的碳纤维复合材料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，低成本高质量的碳纤维汽车件在量产车上广泛应用已经成为可能。而目前电动汽车领域采用碳纤维复合材料更是解决电池过重和续航里程过短的重要手段之一。使用碳纤维复合材料零部件不仅可以减轻车身重量、提高续航里程，还可以利用碳纤维复合材料的可设计性能，灵活改变汽车结构以便达到更符合人们需求的个性化设计。
碳纤维汽车零部件的应用带来一个问题就是之前金属零部件之间大多是通过焊接来连接的，采用碳纤维复合材料之后，传统的金属零部件之间的连接方式已不能适应客观应用的需求，因此必须提出新的连接设计来满足碳纤维复合材料与其他金属材料之间的连接需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能够满足碳纤维材料与其它金属材料连接需求，连接强度和连接耐久性好的电动车用碳纤维和金属连接结构及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
电动车用碳纤维和金属连接结构，包括碳纤维地板和金属加强梁，所述碳纤维地板上设有碳纤维连接槽，所述金属加强梁插入所述碳纤维连接槽和所述碳纤维连接槽通过粘接剂粘接。
所述碳纤维连接槽为倒“”式结构。
所述碳纤维连接槽由底板及和底板一体成型的两侧板构成，底板两端分别伸出侧板；两侧板内侧及两侧板之间的底板构成安装所述金属加强梁的连接槽。
所述碳纤维连接槽的底板通过粘接剂粘结在所述碳纤维地板上。
所述粘接剂为环氧树脂胶。
所述金属加强梁为倒U形结构，所述金属加强梁开口侧两端分别和所述碳纤维连接槽通过粘接剂粘接。
电动车用碳纤维和金属连接结构的制作方法，步骤如下：
(1)制备带碳纤维连接槽的碳纤维地板；
(2)在连接槽内表面预处理并涂粘结剂；
(3)在连接槽内插入金属加强梁，并固化。
所述步骤(1)中碳纤维地板和碳纤维连接槽通过预浸料热压罐成型工艺制备；碳纤维连接槽的底板底面及碳纤维地板和底板底面粘接的表面清除污物后，采用丙酮脱脂后打磨，表面干燥后底板底面和碳纤维地板表面通过粘接剂粘接；底板伸出侧板的两端施加均匀夹持力进行胶接装配。
所述步骤(2)中连接槽内表面采用磷酸盐溶液清洗后，采用丙酮脱脂后打磨，表面干燥之后选用环氧树脂胶作为粘接剂涂覆在连接槽内表面。
所述步骤(3)中金属加强梁插入连接槽中常温下固化1小时，或者升温至60摄氏度固化30分钟。
本发明的优点在于：电动车用碳纤维和金属连接结构及其制作方法，高强度、低质量、耐腐蚀且抗疲劳的碳纤维电动汽车通过碳纤维连接槽将碳纤维材料与金属材料紧密结合，不仅使得紧固件和零件的数量大大减少，装配时间和成本显著减低，同时又提供了结构的冗余度，比双搭接胶接的强度更高。这样的电动汽车连接方式不仅满足碳纤维和金属的连接需求，且在发挥了碳纤维的高强度、轻质量、耐腐蚀、抗疲劳优点特性的同时提高连接强度和连接的耐久性。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明电动车用碳纤维和金属连接结构的截面示意图。
图2为本发明电动车用碳纤维和金属连接结构的安装示意图。
上述图中的标记均为：
1、碳纤维地板，2、碳纤维连接槽，3、金属加强梁，4、底板，5、侧板。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1及图2所示，电动车用碳纤维和金属连接结构，包括碳纤维地板1和金属加强梁3，碳纤维地板1上设有碳纤维连接槽2，金属加强梁3插入碳纤维连接槽2和碳纤维连接槽2通过粘接剂粘接。优选粘接剂为环氧树脂胶。采用碳纤维连接槽2连接电动汽车的碳纤维地板1与金属加强梁3部件，不仅可以减少或消除在普通连接中经常出现的表面分层和剪切破坏，还可以得到更高的连接强度。采用新型连接结构连接电动汽车的碳纤维地板1和金属加强梁3部件，发挥了碳纤维的高强度、轻质量、耐腐蚀、抗疲劳优点特性的同时提高连接强度和连接的耐久性。
本发明利用碳纤维连接槽2连接电动汽车的碳纤维地板1与金属加强梁3，预浸料热压罐成型工艺制作碳纤维连接槽2和碳纤维地板1后，通过胶接连接，将金属加强梁3固定在碳纤维地板1上，如此一来，不仅提高了结构的冗余度和连接的效率，减少了装配组件数目和装配时间，还具有柔性连接的特点，可以允许在一定范围内的制造偏差，耐久且有损伤时可以恢复。
碳纤维连接槽2为倒“”式结构；利用倒“”式连接结构连接电动汽车碳纤维维地板与金属加强梁3部件，提供优异的连接性能。
碳纤维连接槽2由底板4及和底板4一体成型的两侧板5构成，底板4两端分别伸出侧板5；两侧板5内侧及两侧板5之间的底板4构成安装金属加强梁3的连接槽。底板4两端伸出侧板5，提供稳定的连接作用，金属加强梁3插入连接槽后和连接槽粘接固化成一体结构，保证金属加强梁3和碳纤维地板1的连接稳固性。
碳纤维连接槽2的底板4通过粘接剂粘结在碳纤维地板1上；优选粘接剂为环氧树脂胶。碳纤维连接槽2和碳纤维地板1连接可靠。
金属加强梁3为倒U形结构，金属加强梁3开口侧两端分别和碳纤维连接槽2通过粘接剂粘接；以保证金属加强梁3和碳纤维地板1的连接可靠性好。
电动车用碳纤维和金属连接结构的制作方法，步骤如下：
(1)制备带碳纤维连接槽2的碳纤维地板1；
(2)在连接槽内表面预处理并涂粘结剂；
(3)在连接槽内插入金属加强梁3，并固化。
步骤(1)中碳纤维地板1和碳纤维连接槽2通过预浸料热压罐成型工艺制备；胶接前必须对表面进行预处理，碳纤维连接槽2的底板4底面及碳纤维地板1和底板4底面粘接的表面清除污物后，采用丙酮脱脂后打磨，表面干燥后底板4底面和碳纤维地板1表面通过粘接剂粘接；胶接装配对中，加压均匀，底板4伸出侧板5的两端施加均匀夹持力进行胶接装配。夹持力大小为35-350kPa。打磨采用精细金刚砂纸。
步骤(2)中连接槽内表面采用磷酸盐溶液清洗后，采用丙酮脱脂后打磨，表面干燥之后选用环氧树脂胶作为粘接剂涂覆在连接槽内表面。打磨采用精细金刚砂纸。
步骤(3)中金属加强梁3插入连接槽中常温下固化1小时，或者升温至60摄氏度固化30分钟。
碳纤维地板1、碳纤维连接槽2及金属加强梁3在粘接前均需要进行表面处理，以进一步地提高连接的稳定性和可靠性。
电动车用碳纤维和金属连接结构的制作方法制作的电动车用碳纤维和金属连接结构，不仅具有高强度、高模量和耐腐蚀的优点还具有优异的抗疲劳特性。采用碳纤维与金属材料碳纤维连接槽2，提高了结构的冗余度和连接的效率，不仅减少了装配组件数目和装配时间，还具有柔性连接的特点，可以允许在一定范围内的制造偏差，连接耐久且有损伤时可以恢复。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.电动车用碳纤维和金属连接结构的制作方法，电动车用碳纤维和金属连接结构，包括碳纤维地板和金属加强梁，所述碳纤维地板上设有碳纤维连接槽，所述金属加强梁插入所述碳纤维连接槽和所述碳纤维连接槽通过粘接剂粘接；所述碳纤维连接槽由底板及和底板一体成型的两侧板构成，底板两端分别伸出侧板；两侧板内侧及两侧板之间的底板构成安装所述金属加强梁的连接槽；所述碳纤维连接槽的底板通过粘接剂粘结在所述碳纤维地板上；所述粘接剂为环氧树脂胶；所述金属加强梁为倒U形结构，所述金属加强梁开口侧两端分别和所述碳纤维连接槽通过粘接剂粘接；所述碳纤维连接槽为倒“”式结构；其特征在于：制作方法的步骤如下：
(1)制备带碳纤维连接槽的碳纤维地板；碳纤维地板和碳纤维连接槽通过预浸料热压罐成型工艺制备；碳纤维连接槽的底板底面及碳纤维地板和底板底面粘接的表面清除污物后，采用丙酮脱脂后打磨，表面干燥后底板底面和碳纤维地板表面通过粘接剂粘接；底板伸出侧板的两端施加均匀夹持力进行胶接装配；
(2)在连接槽内表面预处理并涂粘结剂；连接槽内表面采用磷酸盐溶液清洗后，采用丙酮脱脂后打磨，表面干燥之后选用环氧树脂胶作为粘接剂涂覆在连接槽内表面；
(3)在连接槽内插入金属加强梁，并固化；金属加强梁插入连接槽中常温下固化1小时，或者升温至60摄氏度固化30分钟。
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