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本文告诉你为什么要用全铝车身?全铝车身技术哪家强?

2016-03-19 北晚报哥 铝加工




近日,有国外媒体画了一组路虎发现5的假想图,除了造型比老款圆润外,新车最大的变化是采用了全铝的承载式车身。


在此之前,福特最畅销的F-150皮卡已采用了全铝车身并投产。一向引领潮流的特斯拉Model S,也成为全铝车身行列的一员。


福特F-150皮卡



特斯拉Model S


就连劳斯莱斯都坐不住了。据外媒报道,劳斯莱斯正计划在其新车中采用全新全铝的车身框架结构,以减轻车身重量。第一台全铝车身的劳斯莱斯有望于2018年发布。


全铝车身越来越吃香,会不会最终取代钢铁呢?答案是肯定的,但短时间内无法做到。


为什么要用全铝车身?


眼下,欧洲车企也只是在高利润率的车型中扩大了铝材料的应用。原因很简单,全铝车身的成本太高。目前,铝的价格约每吨3万元,而每吨钢材的价格仅为7000元左右。如此悬殊的价格差,使很多企业对全铝车身望而却步。


但是,在环境污染和燃油经济性等多重压力下,汽车轻量化已渐渐成了共识。业内专家说,要减少汽车对环境的污染,就要提高汽车的能效,而提高能效主要有三条途径:提高发动机能效、减小风阻、减少车重。三者当中,发动机技术和汽车设计已然成熟,可提升的空间小、成本高。所以,只剩下车身轻量化还有很大的潜力可挖。


据国际研究机构实验表明,如果汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%至8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3至0.6升。


以铝代替传统的钢铁制造汽车,可使整车重量减轻30%至40%;用铝制造发动机,可减重30%;铝制散热器比相同的铜制品轻20%至40%;轿车铝车身比原钢材制品轻40%以上。所以,用铝材代替钢铁造汽车,有显著的减重效果。


全铝车身的发展历程


全铝车身并不是什么新鲜事物,只不过一直以来发展相对缓慢而已。




早在1899年,铝就用于制造汽车发动机系统的零件,但全铝汽车直到1994年才诞生,创造这一传奇的是奥迪A8。所谓全铝车,是在指现有的技术条件下,凡是可用铝合金制造的零部件全换成了铝的。


奥迪A8于1997年进入美国市场,它的构架是奥迪公司与美国铝业公司10年的研发结果,板材、型材用了7种航空铝合金,连接件是真空压铸的。与钢铁车相比,奥迪A8的质量下降40%,安全性、操作性、乘坐舒适性、燃油经济性、刚性等都有相当大的提高,被誉为“21世纪的首款豪华全铝轿车”。




第四代揽胜则是全球第一辆全铝车身的SUV。单纯从车身方面来讲,揽胜的全铝车身相对同等强度的钢结构车身轻180公斤,加上内饰件和动力总成等部件,整车减重最多达到420公斤,相当于5名成年人的重量,由此带来的节油减排效果非常显著:3.0L TDV6柴油机车型百公里油耗7.5L/100km,二氧化碳排放量仅196g/km。此外,“减肥”后的车身对操控性也有帮助。




由于铝合金材料对热较敏感,如果使用传统焊接工艺连接车身部件,会存在材料强度下降的问题,而且由于受热易变形,全铝车身拼合尺寸精度也不易控制。所以,揽胜的全铝车身不使用焊接工艺,而是使用了航天工程技术中用铆钉代替焊接的生产研发技术。


谁家的全铝车身技术最强?


在热潮汹涌的全铝车身技术大战中,各厂家八仙过海各显神通,但对消费者来说,人们最关心的问题只有一个:这么多车企中,到底谁家的全铝车身技术最强呢?


据悉,捷豹路虎汽车的制造材料中,有50%都是使用可循环使用的铝,同时,以铆接来代替点焊,并且以胶合工艺来提高各部件的连接强度。正因如此,捷豹路虎的车身生产线上将无需使用电力排风扇,这就意味着生产过程更加清洁、安静和高效,节约了一个焊接车间需要花费的75%的电力。


如今,捷豹路虎已成为英国企业中的佼佼者,号称全铝车身技术领跑全球。对此,别的企业肯定有看法,比如说奥迪、奔驰,甚至还有凯迪拉克。


首先说奥迪。


目前在售的奥迪A8L的空间框架结构(ASF)包括22%的挤压成形铝合金件、35%的高精真空铸造铝件、35%的液压成形铝合金板材,8%的强化钢材44米无缝激光焊接和1847个冲钻铆接,白车身重量只有241公斤较传统钢质结构车身具有40%的轻量化优势,但其结构刚性与抗扭强度较上代产品提升了25%。


奥迪A6也不错,已经开始采用了奥迪全铝车身的部分技术,铝制的部件覆盖了车身大于20%的部分,包括了前悬挂、发动机舱杆、前保险杠、发动机舱该、后备箱、车门板。


奔驰更不会落在别人后面。


虽然没有怎么吹嘘车身轻量化技术,但奔驰在轻量化车身技术上走的并不慢甚至还走在前列。比如2013年推出的新奔驰S级轿车的车身,采用的是第三代铝制混合车身外壳,这其中铝的含量超过了50%,车顶和车身前部都采用了铝制材料。


奔驰新C级也已引入全新的MRA后驱平台,轻量化技术也相当突出,官方资料显示,它拥有同级最轻的重量和车体架构强度。新车的主架构大量采用铝合金材料打造,比例差不多达到50%,这也使得新一代c级车相比传统的钢架构轻了70公斤。而加上其他的一些减重措施,根据配备发动机的不同,新一代车型相比上一代车型至少轻100公斤。




凯迪拉克也丝毫不差。


位于上海浦东金桥的通用凯迪拉克新工厂,建成了我国首个国内生产全铝车身的车身车间。全新推出的凯迪拉克CT6,车身采用了一半以上的铝质材料,应用了铝合金激光熔焊和钎焊,实现了除胶合、铆合等之外的连接方式,尤其是车顶侧围和后备箱盖的焊接,工艺水准已经非常精细。




全铝车身技术如此火热,而且今后会越来越热,但也有人担心它的弊端。


全铝车身在使用中最主要的弊端在于维修。车辆一旦发生碰撞,金属变形扭曲,由于加工的工艺特殊性,维修成本也要比传统材料高出许多。


同时,由于修复工艺也十分复杂,4S店基本不可能完成大规模修复,往往令全铝车身不经修复就直接报废。


此外,另一个可能需要注意的问题是,铝金属的熔点和燃点都较低,排气管头段的排气温度就足以将其点燃。


笔者认为,没有任何一项技术是完美无缺的,而厂家们要做的,是如何将弊端带来的伤害减到最小,直到最终消除弊端。发展中出现的问题,将会在发展中解决。


全铝车身简述 


全铝车身框架结构,

创造性地将钢与铝两种材质合为一体,

可确保更具动态的驱动能力,

在提高稳定性的同时亦令加速能力大大加强。

这种布局实现了出色的车身刚度与良好的碰撞安全性,

并显著地减轻了车身的重量。

刚度提高60%,焊点减少40%,重量更轻。

无论是灵活性、安全性,

或平稳性均表现出色。

这项技术于1993年始用在奥迪A8上,

最新的ASF技术也在奥迪A8和A2上使用。


  • 特点:


ASF理念带来了轻量化车体在质量和安全领域的巨大潜力。在不安装车门、发动机罩和尾部箱盖的情况下,A8L自车身仅重220kg,毫无争议地摘得了同级别车型中的桂冠。ASF全铝车身结构带来的直接益处就是油耗和排放的大幅降低,此外,它还极大的提高了整车的安全性能,A8L的车身有着极高的抗扭转刚度,可以改变碰撞后的吸能路径,保障驾驶室的完整性,最大程度地保护乘员。


在奥迪A8L上,ASF系统通过使用锻造件和铸造件的有效组合,以极低的车重完美地达到了高标准的安全要求。自适应性空气悬架成为了奥迪A8L标准配置,这种电子控制的带有连续可变阻尼控制的空气悬架系统,彻底解决了豪华轿车追求卓越操控性和高速行驶时的舒适性之间的矛盾。当然,除此之外众多的安全配置和高科技技术,奥迪A8自然不会落掉。


全铝车身在使用中最主要的弊端在于维修。车辆一旦发生碰撞,金属变形扭曲,由于加工工艺特殊性,维修成本也要比传统材料高出许多。同时由于修复工艺也十分复杂,4S店基本不可能完成大规模修复,往往令全铝车身不经修复就直接报废。另一个可能需要注意的问题是,铝金属的熔点和燃点都较低,排气管头段的排气温度就足以将其点燃。


  • 存在问题


近几年虽然车身用铝有了很大的发展,也有一些批量生产、大量生产的车型推向了市场,但是还存在不少问题。


成型性还需继续改善:铝合金板材的局部拉延性不好,容易产生裂纹。如发动机罩内板因为形状比较复杂,为了提高其拉延变形性能采用高楼铝合金,延伸率已超过30%,但还是比钢差,所以在结构设计时要尽可能地保证形状不突变,让材料容易流动以避免拉裂。


尺寸精度不容易掌握:回弹难以控制,在形状设计时要尽可能采用回弹少的形状。


铝比钢软:在生产和运输中的碰撞和各种粉尘附着等原因使零件表面产生碰伤、划伤等缺陷,所以要对模具的清洁、设备的清洁、环境的粉尘、空气污染等方面采取措施,确保零件的完好。


物流困难:不能象钢板那样还采用磁力搬运和传递,要设计新的方案。


修复难:撞击变性后,由于铝制品修复技术跟不上,所以钣金修复不如钢制车身,导致使用成本较高。



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