碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度高模量纤维,不仅拥有高的比强度和比模量,还具备耐腐蚀耐高温等诸多优点,应用于汽车领域,可满足汽车轻量化的要求,并且汽车性能得到一定的提高,油耗也有所降低。由于材质特殊,异种材料连接也逐渐成为新材料应用面临的一个重要问题。本文就来看下碳纤维复合材料在汽车领域连接固定的方式有哪些?
一、机械紧固连接
铆钉和螺栓是较为普及一种连接方式。对汽车行业来说,机械紧固连接方式有许多不足之处,如:重量增加、应力集中、部件之间的交迭、高公差的要求、电蚀性等。但是,从另一方面说,机械连接不需要对表面进行处理或后续的抛光,这样重复拆卸就很方便(如:检查、维修和回收)。相对而言,对环境的影响也不是很敏感,如温度的影响等。
二、焊接/熔接连接
主要应用于热塑性汽车复合材料部件,主要优点是:良好的机械性能、连接处的耐用性、加工时间短,易于在线检测以及部件表面处理要求低等。可用于热塑性汽车复合材料的焊接/熔接连接方法主要有三种:超声波焊接/熔接、电感应焊接/熔接以及电阻焊接/熔接。但其也存在以下不足之处:不易拆卸、需要添加导电性的填料(针对电感应焊接/熔接)、需要使用金属网(针对电阻焊接/熔接)、可允许的碳纤维含量很低(所有三种焊接/熔接工艺)等。
三、粘结剂粘接
与机械紧固连接相比,粘结剂粘接具有以下优点:减轻结构重量,外观平整光滑,改善疲劳强度,适应性强,最适合薄壁部件的连接,粘接工艺简单,可缩短生产周期等。但粘结剂粘接也存在一些缺点,如:部件的工作温度不能太高;粘接质量容易受到不同因素影响,产品性能的分散性较大;没有可靠的检验方法;粘接面的表面处理和粘接工艺过程要求较严;需要专用的加热加压处理粘接工装等。因此,在一些重要的部件和连接位置,往往会采用粘接与某一种机械紧固连接的混合连接固定方法,既充分利用了粘接的优点,又确保了连接部位的足够强度和可靠性。
阅读延伸:《碳纤维复材在汽车重要部件中的应用案例分析》