Tecnologia de design de conexão de peças de automóvel compostas

Tecnologia de design de conexão de peças de automóvel compostas

Em resumo: Com a aplicação cada vez mais ampla de materiais compósitos automotivos, a montagem da combinação entre as peças de automóveis compostas e a conexão entre as peças compostas e os componentes metálicos tornou-se um problema inevitável. O modo de conexão entre as peças de metal tradicionais da indústria automotiva não pode mais se adaptar às necessidades objetivas. Neste caso, É necessário compreender e melhorar continuamente a forma como os compósitos automotivos são ligados e fixados e fazer uma escolha racional. Este artigo analisa e discute a estrutura típica local do carro, e conclui vários métodos de projeto convencionais e idéias que se aplicam à montagem e conexão de peças de material composto de fibra de carbono do carro.

1. Introdução

A tecnologia de peso leve do veículo é uma das maneiras eficazes de economizar energia e melhorar o desempenho de condução do veículo. É também um dos principais objetivos técnicos perseguidos pelos fabricantes de automóveis nacionais e estrangeiros. A posição dos materiais compósitos no peso leve do veículo é muito importante. Devido à especificidade do seu processo de moldagem em comparação com o processo de moldagem de metal, levando em conta as necessidades em design, processo, reparo, transporte e das necessidades reais de fabricação, montagem, uso e manutenção, a estrutura de material composto ainda mantém uma grande quantidade de superfície de separação de design e superfície de separação de processo, Estas superfícies de separação requerem uma conexão de montagem com outras peças estruturais de materiais compósitos ou peças estruturais metálicas na fase de montagem. Os materiais compósitos apresentam fragilidades, como baixa resistência ao cisalhamento entre as camadas e baixa resistência ao impacto, quando comparados às estruturas metálicas, o que determina a dificuldade de montagem e conexão de suas estruturas, além de altas exigências técnicas. A escolha racional e o uso do modo de conexão do material compósito é uma das condições importantes para melhorar a força das peças estruturais do material compósito, reduzir o peso da estrutura e dar pleno jogo às características excelentes do material compósito.

Este trabalho apresenta uma análise descritiva de exemplos típicos de estruturas locais automotivos, para concluir várias técnicas de projeto aplicáveis à montagem e conexão de componentes de compósitos contínuos de fibra de carbono automotivos, a saber, três métodos: conexão mecânica, conexão adesiva e conexão híbrida de ambas as formas.

2. Escolha do método de conexão

Na tecnologia de projeto de conexão de material composto, qual método de conexão é selecionado, depende principalmente dos requisitos de uso reais. Em geral, além de considerar a magnitude da carga transmitida, o grau de importância da peça de conexão, as características do material da peça conectada, são considerados aspectos como as condições ambientais, a detectabilidade, a desmontagem e a reparabilidade, bem como o processo e o custo de fabricação. As características de aplicação e o escopo das conexões mecânicas, adesivas e híbridas estão listados abaixo, conforme mostrado na tabela 2.1.

Tabela 2.1 características da aplicação e escala diferentes da conexão

3, projeto da conexão

3.1 conexão mecânica

A conexão mecânica de materiais compósitos refere-se à abertura parcial do material compósito pelas peças de conexão, em seguida, usando rebites, pinos, parafusos e outros para prensá-lo e conectá-lo em um todo. Dentre as ligações de materiais compósitos, as ligações mecânicas ainda são o principal método de união. Além de considerar que tipo de fixador e forma de conexão, o projeto de conexão mecânica também deve ser analisado e projetado em detalhes sobre os parâmetros geométricos da conexão, pavimentação da área de conexão, anti-corrosão galvânico e outros aspectos.

Definição de parâmetros geométricos em uma conexão mecânica, como mostrado na figura 3.1.

Figura 3.1 parâmetros geométricos da ligação mecânica

Para evitar o modo de falha de baixa intensidade nas conexões mecânicas de compósitos e com maior resistência, os parâmetros geométricos das placas a serem conectadas devem ser selecionados de acordo com a tabela 3.1.

Tabela 3.1 seleção de parâmetros geométricos em conexões mecânicas

O projeto de pavimentação na área de conexão precisa considerar uma grande concentração de tensões ao redor do orifício, o que reduzirá significativamente a capacidade de carga da conexão mecânica. Para melhorar a resistência e a flexibilidade da conexão mecânica de materiais compósitos, o projeto de pavimentação na área de conexão geralmente deve seguir os seguintes princípios:

A) adote o pavimentamento equilibrado e simétrico. O uso de um lay equalizado e simétrico pode eliminar as tensões internas e deformações resultantes da cura aquecida por diferentes coeficientes de expansão térmica do material compósito ao longo da direção da fibra e da direção da fibra vertical;

B) a proporção da camada de ±45° não é inferior a 40%, a proporção da camada de 0° não é inferior a 25% e a proporção da camada de 90° é de 10 ~ 25%;

C) a colocação na mesma direção, ao longo da direção da espessura do laminado deve ser espalhada o mais uniformemente possível, de modo que o ângulo entre as fibras das camadas adjacentes seja mínimo;

D) espessamento local da área de conexão para garantir que a área de conexão tenha força suficiente;

E) a camada de ±45° colocada na superfície do laminado pode melhorar a resistência à compressão e ao impacto. A camada de 0° colocada na superfície é benéfica para a transferência de carga;

F) deve evitar emendar fibras na área de conexão;

G) na zona de transição de carga, deve haver uma quantidade igual de camadas de +45° e-45° em ambos os lados da mesofase.

No projeto da conexão mecânica, devem ser aplicadas medidas confiáveis contra a corrosão galvânica. O papel da montagem úmida deve ser valorizado, pois não só pode ser anti-corrosão, mas também especialmente compensar os danos ao processo que são difíceis de evitar completamente na rebitagem. As medidas de protecção comuns consistem em revestir as partes de contacto entre o material composto e o componente metálico com um pano de vidro, revestir com cola ou laca, etc., conforme indicado na figura 3.2. Peças importantes ou perecíveis, devem ser tomadas juntas totalmente seladas para proteção contra corrosão. Este tipo de concatenação também é uma concatenação mista.