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除了轻之外 全铝车体还有什么值得骄傲?

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-04-12  来源:一猫汽车网  作者:中国汽车材料网   [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:时下消费者习惯将车身造型、发动机动力、车内配置视为购车的主要考量因素,而汽车厂家也喜欢在互联网化、智能化、电动化等作为主要的发展方向。整个中国汽车行业,似乎都忽视了一个对汽车发展影响更为深远,并且在世界范围内探索已久的话题——汽车轻量化。
       时下消费者习惯将车身造型、发动机动力、车内配置视为购车的主要考量因素,而汽车厂家也喜欢在互联网化、智能化、电动化等作为主要的发展方向。整个中国汽车行业,似乎都忽视了一个对汽车发展影响更为深远,并且在世界范围内探索已久的话题——汽车轻量化
       早在80年代,比传统钢质轮毂质量更轻、造型更美观的铝合金轮毂成为了高档汽车的标识。时至今日,铝合金轮毂已在各种经济家用汽车上配备,而是否配有铝合金材质悬架依然成为人们对“好车”的判别标准。可见,消费者对汽车轻量化材料的运用早已有所认识,然而,车身框架的轻量化一直没得到消费者的重视,毕竟与轮毂、悬架等看得着的部件不同,车身被厚重的漆面覆盖,唯一可参考的参数只有参数表上“整备质量”一项。
       与车身重量相比,消费者们更喜欢拿一款车的百公里加速时间,或者动力输出来断定车的好坏。但人们有所不知的是,厂家好不容易把发动机的功率提高10匹,其对整车性能的提升是微乎其微的;但当保持动力输出不变,若能将车的簧下质量降低10kg,那无论是在降低加速、制动、操控还降低油耗方面都有明显的改进。
       在汽车配置不断丰富、尺寸不断增大的趋势下,仅对车轮、悬架的减重已经不能满足轻量化的需求,因此对车身进行减重成为目前车企的发展趋势,而铝制车身是最为合适的选择。提起铝制车身,首先想到的必然是捷豹路虎。其最新推出的XFL轿车合金应用比率高达75%,属于目前行业的最高水平。
全铝白车身的骄傲
       “全铝车身”指的是在白车身上运用铝合金材料,白车身指的是车身主体框架结构,并不包含开闭件的四门两盖 (前后四门、引擎盖、尾门或者尾箱盖)。而针对白车身进行减重,其效果是显而易见的——捷豹XFL白车身重量仅为297kg。即使四门继续采用了钢制材料,捷豹XFL依然能做到全车减重190公斤,而路虎第四代揽胜也采用了全铝白车身,成功实现了近200kg的轻量化。
       与只对车身覆盖件进行全铝化的车型相比,采用全铝白车身的减重效果更明显,而且制造难度以及成本也更高。目前市面上大的部分中大型豪华轿车,其白车身材质依然是采用以钢材为主的钢铝合金车身。唯独捷豹XFL依然坚持选用铝合金作为主要材料。
更有针对性的多种铝合金
       与传统的钢质车身相比,铝合金车身框架会存在强度不足的缺点。然而捷豹路虎一直宣扬其铝合金车身有各种优势,那么它的自信来源于哪里?我们知道,采用100%纯铝材的车身是不存在的,工业用铝材都是经过多种元素混合而成的“合金”。因此各种元素含量不同造就出性能各异、适用于不同部位的铝合金材料。
       作为奇瑞捷豹路虎的主要铝材供应商,美国Novelis(诺贝丽斯)专门研发出RC5754高强度铝合金,其屈服强度达105-145Mpa,在强度、耐腐蚀性、连接性及成型性等方面表现出众,被运用与捷豹XFL的车身结构件上;而屈服强度更高(达110-160Mpa),的AC600铝材则被运用与车身加强件上;而在防撞梁结构上,采用了AC300型高强度铝合金,此型铝合金屈服强度达180-220Mpa,已达到高强度钢的级别(210-550Mpa)。
运用车身铆接胶合技术
       在白车身大幅度运用铝合金,会遇到常规钢质车身不存在的问题。由于钢材和铝材的物理性质不同,传统的焊接技术难以保证不同材料的有效连接,因此奇瑞捷豹路虎引入了车身铆接技术,这一技术不但解决了铝合金连接的难题,更大幅增加车身强度。
       铆接技术无需预留孔,通过伺服电机提供动力将铆钉直接压入待铆接板材,压力高达60-80KN。铆接板材在铆钉的压力下和铆钉发生塑性形变,充盈于铆模之中。通过这种方式打造的车身拥有更高的抗疲劳强度和静态紧固力。
       由于铝材和钢材的金属电位不同,需要在铆接部位填充黏合剂。通过可视化涂胶监测系统,能实时监测黏合剂的长度、直径、轨迹等关键工艺参数,以确保黏合剂位置的精准。此外,粘合剂的运用使车身连接强度可增大至单纯铆接强度的2至3倍。
铝越多真的越好吗?
       铝质车身所带来的轻量化优势已不用过多阐述,但其缺点也是显而易见的。不能避免的是,铝合金材料的强度比钢材低,即使在防撞结构上采用了诸如AC300这样的高强度铝材,但其强度与传统汽车采用的高强度钢材依然有较大出入,而车身覆盖件的铝材强度更弱。当遇到轻微碰撞事故,覆盖件容易变形之余,维修成本更高的车架结构件发生变形的可能性也大增。因此,目前大部分车企依然不敢在白车身上大幅度采用铝合金材料。
       铝合金的运用比例并不是越高越好,而在合理的部位采用合理的材料才是正确的发展方向。如宝马新一代7系,在白车身上采用了钢材、铝材以及碳纤复合材料,在保证车身的结构强度与抗扭刚度同时降低车身重量;另一方面,比钢材强度更高、比铝材重量更轻的镁合金已经逐渐扩大在车身部件上的应用,在离合器外壳、变速箱体、发动机前盖等部件都可以用镁合金代替。
结语:
       铝合金在工业领域已经运用已久,其本身并非一种高技术含量的金属,将其大幅运用到车身技术里,更讲求的是与不同材料的搭配、调校以及成本的控制。对此,捷豹路虎无疑是做得最出色的一位,而在国产化的过程中,能把世界级的全铝车身车间引入国内,对于国内汽车产业发展也是有较大的推进。

 
关键词: 轻量化 全铝车体
 
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