時下消費者習(xí)慣將車身造型、發(fā)動機(jī)動力、車內(nèi)配置視為購車的主要考量因素,而汽車廠家也喜歡在互聯(lián)網(wǎng)化、智能化、電動化等作為主要的發(fā)展方向。整個中國汽車行業(yè),似乎都忽視了一個對汽車發(fā)展影響更為深遠(yuǎn),并且在世界范圍內(nèi)探索已久的話題——汽車輕量化。
早在80年代,比傳統(tǒng)鋼質(zhì)輪轂質(zhì)量更輕、造型更美觀的鋁合金輪轂成為了高檔汽車的標(biāo)識。時至今日,鋁合金輪轂已在各種經(jīng)濟(jì)家用汽車上配備,而是否配有鋁合金材質(zhì)懸架依然成為人們對“好車”的判別標(biāo)準(zhǔn)?梢,消費者對汽車輕量化材料的運用早已有所認(rèn)識,然而,車身框架的輕量化一直沒得到消費者的重視,畢竟與輪轂、懸架等看得著的部件不同,車身被厚重的漆面覆蓋,唯一可參考的參數(shù)只有參數(shù)表上“整備質(zhì)量”一項。
與車身重量相比,消費者們更喜歡拿一款車的百公里加速時間,或者動力輸出來斷定車的好壞。但人們有所不知的是,廠家好不容易把發(fā)動機(jī)的功率提高10匹,其對整車性能的提升是微乎其微的;但當(dāng)保持動力輸出不變,若能將車的簧下質(zhì)量降低10kg,那無論是在降低加速、制動、操控還降低油耗方面都有明顯的改進(jìn)。
在汽車配置不斷豐富、尺寸不斷增大的趨勢下,僅對車輪、懸架的減重已經(jīng)不能滿足輕量化的需求,因此對車身進(jìn)行減重成為目前車企的發(fā)展趨勢,而鋁制車身是最為合適的選擇。提起鋁制車身,首先想到的必然是捷豹路虎。其最新推出的XFL轎車合金應(yīng)用比率高達(dá)75%,屬于目前行業(yè)的最高水平。
全鋁白車身的驕傲
“全鋁車身”指的是在白車身上運用鋁合金材料,白車身指的是車身主體框架結(jié)構(gòu),并不包含開閉件的四門兩蓋 (前后四門、引擎蓋、尾門或者尾箱蓋)。而針對白車身進(jìn)行減重,其效果是顯而易見的——捷豹XFL白車身重量僅為297kg。即使四門繼續(xù)采用了鋼制材料,捷豹XFL依然能做到全車減重190公斤,而路虎第四代攬勝也采用了全鋁白車身,成功實現(xiàn)了近200kg的輕量化。
與只對車身覆蓋件進(jìn)行全鋁化的車型相比,采用全鋁白車身的減重效果更明顯,而且制造難度以及成本也更高。目前市面上大的部分中大型豪華轎車,其白車身材質(zhì)依然是采用以鋼材為主的鋼鋁合金車身。唯獨捷豹XFL依然堅持選用鋁合金作為主要材料。
更有針對性的多種鋁合金
與傳統(tǒng)的鋼質(zhì)車身相比,鋁合金車身框架會存在強(qiáng)度不足的缺點。然而捷豹路虎一直宣揚其鋁合金車身有各種優(yōu)勢,那么它的自信來源于哪里?我們知道,采用100%純鋁材的車身是不存在的,工業(yè)用鋁材都是經(jīng)過多種元素混合而成的“合金”。因此各種元素含量不同造就出性能各異、適用于不同部位的鋁合金材料。
作為奇瑞捷豹路虎的主要鋁材供應(yīng)商,美國Novelis(諾貝麗斯)專門研發(fā)出RC5754高強(qiáng)度鋁合金,其屈服強(qiáng)度達(dá)105-145Mpa,在強(qiáng)度、耐腐蝕性、連接性及成型性等方面表現(xiàn)出眾,被運用與捷豹XFL的車身結(jié)構(gòu)件上;而屈服強(qiáng)度更高(達(dá)110-160Mpa),的AC600鋁材則被運用與車身加強(qiáng)件上;而在防撞梁結(jié)構(gòu)上,采用了AC300型高強(qiáng)度鋁合金,此型鋁合金屈服強(qiáng)度達(dá)180-220Mpa,已達(dá)到高強(qiáng)度鋼的級別(210-550Mpa)。
運用車身鉚接膠合技術(shù)
在白車身大幅度運用鋁合金,會遇到常規(guī)鋼質(zhì)車身不存在的問題。由于鋼材和鋁材的物理性質(zhì)不同,傳統(tǒng)的焊接技術(shù)難以保證不同材料的有效連接,因此奇瑞捷豹路虎引入了車身鉚接技術(shù),這一技術(shù)不但解決了鋁合金連接的難題,更大幅增加車身強(qiáng)度。
鉚接技術(shù)無需預(yù)留孔,通過伺服電機(jī)提供動力將鉚釘直接壓入待鉚接板材,壓力高達(dá)60-80KN。鉚接板材在鉚釘?shù)膲毫ο潞豌T釘發(fā)生塑性形變,充盈于鉚模之中。通過這種方式打造的車身擁有更高的抗疲勞強(qiáng)度和靜態(tài)緊固力。
由于鋁材和鋼材的金屬電位不同,需要在鉚接部位填充黏合劑。通過可視化涂膠監(jiān)測系統(tǒng),能實時監(jiān)測黏合劑的長度、直徑、軌跡等關(guān)鍵工藝參數(shù),以確保黏合劑位置的精準(zhǔn)。此外,粘合劑的運用使車身連接強(qiáng)度可增大至單純鉚接強(qiáng)度的2至3倍。
鋁越多真的越好嗎?
鋁質(zhì)車身所帶來的輕量化優(yōu)勢已不用過多闡述,但其缺點也是顯而易見的。不能避免的是,鋁合金材料的強(qiáng)度比鋼材低,即使在防撞結(jié)構(gòu)上采用了諸如AC300這樣的高強(qiáng)度鋁材,但其強(qiáng)度與傳統(tǒng)汽車采用的高強(qiáng)度鋼材依然有較大出入,而車身覆蓋件的鋁材強(qiáng)度更弱。當(dāng)遇到輕微碰撞事故,覆蓋件容易變形之余,維修成本更高的車架結(jié)構(gòu)件發(fā)生變形的可能性也大增。因此,目前大部分車企依然不敢在白車身上大幅度采用鋁合金材料。
鋁合金的運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確的發(fā)展方向。如寶馬新一代7系,在白車身上采用了鋼材、鋁材以及碳纖復(fù)合材料,在保證車身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與抗扭剛度同時降低車身重量;另一方面,比鋼材強(qiáng)度更高、比鋁材重量更輕的鎂合金已經(jīng)逐漸擴(kuò)大在車身部件上的應(yīng)用,在離合器外殼、變速箱體、發(fā)動機(jī)前蓋等部件都可以用鎂合金代替。
結(jié)語:
鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)運用已久,其本身并非一種高技術(shù)含量的金屬,將其大幅運用到車身技術(shù)里,更講求的是與不同材料的搭配、調(diào)校以及成本的控制。對此,捷豹路虎無疑是做得最出色的一位,而在國產(chǎn)化的過程中,能把世界級的全鋁車身車間引入國內(nèi),對于國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是有較大的推進(jìn)。
與傳統(tǒng)鋼質(zhì)車身相比,全鋁合金車身依然存在弊端,但這阻擋不了其成為未來車身材料的主流。而捷豹路虎更是將全鋁車身作為自身的品牌圖騰,這對于其營銷推廣來說有著極大的推動效果。若捷豹路虎能順著全鋁車身的勢頭繼續(xù)探索車身材料的運用,成為汽車輕量化技術(shù)的領(lǐng)軍者,那估計會贏得行業(yè)更多的尊重。
(關(guān)鍵字:全鋁車 發(fā)動機(jī))