時下消費者習慣將車身造型、發動機動力、車內配置視為購車的主要考量因素,而汽車廠家也喜歡在互聯網化、智能化、電動化等作為主要的發展方向。整個中國汽車行業,似乎都忽視了一個對汽車發展影響更為深遠,并且在世界范圍內探索已久的話題——汽車輕量化。
早在80年代,比傳統鋼質輪轂質量更輕、造型更美觀的鋁合金輪轂成為了高檔汽車的標識。時至今日,鋁合金輪轂已在各種經濟家用汽車上配備,而是否配有鋁合金材質懸架依然成為人們對“好車”的判別標準。可見,消費者對汽車輕量化材料的運用早已有所認識,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,唯一可參考的參數只有參數表上“整備質量”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,廠家好不容易把發動機的功率提高10匹,其對整車性能的提升是微乎其微的;但當保持動力輸出不變,若能將車的簧下質量降低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。
在汽車配置不斷豐富、尺寸不斷增大的趨勢下,僅對車輪、懸架的減重已經不能滿足輕量化的需求,因此對車身進行減重成為目前車企的發展趨勢,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轎車合金應用比率高達75%,屬于目前行業的最高水平。
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構,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,成功實現了近200kg的輕量化。
與只對車身覆蓋件進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
與傳統的鋼質車身相比,鋁合金車身框架會存在強度不足的缺點。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,工業用鋁材都是經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商,美國Novelis(諾貝麗斯)專門研發出RC5754高強度鋁合金,其屈服強度達105-145Mpa,在強度、耐腐蝕性、連接性及成型性等方面表現出眾,被運用與捷豹XFL的車身結構件上;而屈服強度更高(達110-160Mpa),的AC600鋁材則被運用與車身加強件上;而在防撞梁結構上,采用了AC300型高強度鋁合金,此型鋁合金屈服強度達180-220Mpa,已達到高強度鋼的級別(210-550Mpa)。
運用車身鉚接膠合技術
在白車身大幅度運用鋁合金,會遇到常規鋼質車身不存在的問題。由于鋼材和鋁材的物理性質不同,傳統的焊接技術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,這一技術不但解決了鋁合金連接的難題,更大幅增加車身強度。
鉚接技術無需預留孔,通過伺服電機提供動力將鉚釘直接壓入待鉚接板材,壓力高達60-80KN。鉚接板材在鉚釘的壓力下和鉚釘發生塑性形變,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度和靜態緊固力。
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。通過可視化涂膠監測系統,能實時監測黏合劑的長度、直徑、軌跡等關鍵工藝參數,以確保黏合劑位置的精準。此外,粘合劑的運用使車身連接強度可增大至單純鉚接強度的2至3倍。
鋁越多真的越好嗎?
鋁質車身所帶來的輕量化優勢已不用過多闡述,但其缺點也是顯而易見的。不能避免的是,鋁合金材料的強度比鋼材低,即使在防撞結構上采用了諸如AC300這樣的高強度鋁材,但其強度與傳統汽車采用的高強度鋼材依然有較大出入,而車身覆蓋件的鋁材強度更弱。當遇到輕微碰撞事故,覆蓋件容易變形之余,維修成本更高的車架結構件發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、鋁材以及碳纖復合材料,在保證車身的結構強度與抗扭剛度同時降低車身重量;另一方面,比鋼材強度更高、比鋁材重量更輕的鎂合金已經逐漸擴大在車身部件上的應用,在離合器外殼、變速箱體、發動機前蓋等部件都可以用鎂合金代替。
結語:
鋁合金在工業領域已經運用已久,其本身并非一種高技術含量的金屬,將其大幅運用到車身技術里,更講求的是與不同材料的搭配、調校以及成本的控制。對此,捷豹路虎無疑是做得最出色的一位,而在國產化的過程中,能把世界級的全鋁車身車間引入國內,對于國內汽車產業發展也是有較大的推進。
與傳統鋼質車身相比,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探索車身材料的運用,成為汽車輕量化技術的領軍者,那估計會贏得行業更多的尊重。
(關鍵字:全鋁車 發動機)