全鋁車身來了,會(huì)替代鋼鐵嗎?
發(fā)布日期:2020-05-25
近日,有國外媒體畫了一組路虎發(fā)現(xiàn)5的假想圖,除了造型比老款圓潤外,新車最大的變化是采用了全鋁的承載式車身。
在此之前,福特最暢銷的F-150皮卡已采用了全鋁車身并投產(chǎn)。一向引領(lǐng)潮流的特斯拉Model S,也成為全鋁車身行列的一員。
就連勞斯萊斯都坐不住了。據(jù)外媒報(bào)道,勞斯萊斯正計(jì)劃在其新車中采用全新全鋁的車身框架結(jié)構(gòu),以減輕車身重量。第一臺(tái)全鋁車身的勞斯萊斯有望于2018年發(fā)布。
全鋁車身越來越吃香,會(huì)不會(huì)最終取代鋼鐵呢?答案是肯定的,但短時(shí)間內(nèi)無法做到。據(jù)美國市場研究機(jī)構(gòu)Ducker的一份報(bào)告稱,目前僅有1%的汽車為全鋁車身,預(yù)計(jì)到2025年,這一數(shù)字將達(dá)到18%。
為什么要用全鋁車身?
眼下,歐洲車企也只是在高利潤率的車型中擴(kuò)大了鋁材料的應(yīng)用。原因很簡單,全鋁車身的成本太高。目前,鋁的價(jià)格約每噸3萬元,而每噸鋼材的價(jià)格僅為7000元左右。如此懸殊的價(jià)格差,使很多企業(yè)對(duì)全鋁車身望而卻步。
但是,在環(huán)境污染和燃油經(jīng)濟(jì)性等多重壓力下,汽車輕量化已漸漸成了共識(shí)。業(yè)內(nèi)專家說,要減少汽車對(duì)環(huán)境的污染,就要提高汽車的能效,而提高能效主要有三條途徑:提高發(fā)動(dòng)機(jī)能效、減小風(fēng)阻、減少車重。三者當(dāng)中,發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和汽車設(shè)計(jì)已然成熟,可提升的空間小、成本高。所以,只剩下車身輕量化還有很大的潛力可挖。
據(jù)國際研究機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)表明,如果汽車整車重量降低10%,燃油效率可提高6%至8%;汽車整備質(zhì)量每減少100公斤,百公里油耗可降低0.3至0.6升。
以鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車,可使整車重量減輕30%至40%;用鋁制造發(fā)動(dòng)機(jī),可減重30%;鋁制散熱器比相同的銅制品輕20%至40%;轎車鋁車身比原鋼材制品輕40%以上。所以,用鋁材代替鋼鐵造汽車,有顯著的減重效果。
全鋁車身的發(fā)展歷程
全鋁車身并不是什么新鮮事物,只不過一直以來發(fā)展相對(duì)緩慢而已。
全鋁車身框架結(jié)構(gòu),創(chuàng)造性地將鋼與鋁兩種材質(zhì)合為一體,可確保更具動(dòng)態(tài)的驅(qū)動(dòng)能力,在提高穩(wěn)定性的同時(shí)亦令加速能力大大加強(qiáng)。這種布局實(shí)現(xiàn)了出色的車身剛度與良好的碰撞安全性,并顯著地減輕了車身的重量。剛度提高60%,焊點(diǎn)減少40%,重量更輕。無論是靈活性、安全性,或平穩(wěn)性均表現(xiàn)出色。
早在1899年,鋁就用于制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的零件,但全鋁汽車直到1994年才誕生,創(chuàng)造這一傳奇的是奧迪A8。所謂全鋁車,是在指現(xiàn)有的技術(shù)條件下,凡是可用鋁合金制造的零部件全換成了鋁的。
奧迪A8于1997年進(jìn)入美國市場,它的構(gòu)架是奧迪公司與美國鋁業(yè)公司10年的研發(fā)結(jié)果,板材、型材用了7種航空鋁合金,連接件是真空壓鑄的。與鋼鐵車相比,奧迪A8的質(zhì)量下降40%,安全性、操作性、乘坐舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性、剛性等都有相當(dāng)大的提高,被譽(yù)為“21世紀(jì)的首款豪華全鋁轎車”。
第四代攬勝則是全球第一輛全鋁車身的SUV。單純從車身方面來講,攬勝的全鋁車身相對(duì)同等強(qiáng)度的鋼結(jié)構(gòu)車身輕180公斤,加上內(nèi)飾件和動(dòng)力總成等部件,整車減重最多達(dá)到420公斤,相當(dāng)于5名成年人的重量,由此帶來的節(jié)油減排效果非常顯著:3.0LTDV6柴油機(jī)車型百公里油耗7.5L/100km,二氧化碳排放量僅196g/km。此外,“減肥”后的車身對(duì)操控性也有幫助。
由于鋁合金材料對(duì)熱較敏感,如果使用傳統(tǒng)焊接工藝連接車身部件,會(huì)存在材料強(qiáng)度下降的問題,而且由于受熱易變形,全鋁車身拼合尺寸精度也不易控制。所以,攬勝的全鋁車身不使用焊接工藝,而是使用了航天工程技術(shù)中用鉚釘代替焊接的生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)。
誰家的全鋁車身技術(shù)最強(qiáng)?
在熱潮洶涌的全鋁車身技術(shù)大戰(zhàn)中,各廠家八仙過海各顯神通,但對(duì)消費(fèi)者來說,人們最關(guān)心的問題只有一個(gè):這么多車企中,到底誰家的全鋁車身技術(shù)最強(qiáng)呢?
據(jù)悉,捷豹路虎汽車的制造材料中,有50%都是使用可循環(huán)使用的鋁,同時(shí),以鉚接來代替點(diǎn)焊,并且以膠合工藝來提高各部件的連接強(qiáng)度。正因如此,捷豹路虎的車身生產(chǎn)線上將無需使用電力排風(fēng)扇,這就意味著生產(chǎn)過程更加清潔、安靜和高效,節(jié)約了一個(gè)焊接車間需要花費(fèi)的75%的電力。
如今,捷豹路虎已成為英國企業(yè)中的佼佼者,號(hào)稱全鋁車身技術(shù)領(lǐng)跑全球。對(duì)此,別的企業(yè)肯定有看法,比如說奧迪、奔馳,甚至還有凱迪拉克。
首先說奧迪。
目前在售的奧迪A8L的空間框架結(jié)構(gòu)(ASF)包括22%的擠壓成形鋁合金件、35%的高精真空鑄造鋁件、35%的液壓成形鋁合金板材,8%的強(qiáng)化鋼材44米無縫激光焊接和1847個(gè)沖鉆鉚接,白車身重量只有241公斤較傳統(tǒng)鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)車身具有40%的輕量化優(yōu)勢(shì),但其結(jié)構(gòu)剛性與抗扭強(qiáng)度較上代產(chǎn)品提升了25%。
奧迪A6也不錯(cuò),已經(jīng)開始采用了奧迪全鋁車身的部分技術(shù),鋁制的部件覆蓋了車身大于20%的部分,包括了前懸掛、發(fā)動(dòng)機(jī)艙桿、前保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)艙該、后備箱、車門板。
奔馳更不會(huì)落在別人后面。
雖然沒有怎么吹噓車身輕量化技術(shù),但奔馳在輕量化車身技術(shù)上走的并不慢甚至還走在前列。比如2013年推出的新奔馳S級(jí)轎車的車身,采用的是第三代鋁制混合車身外殼,這其中鋁的含量超過了50%,車頂和車身前部都采用了鋁制材料。
奔馳新C級(jí)也已引入全新的MRA后驅(qū)平臺(tái),輕量化技術(shù)也相當(dāng)突出,官方資料顯示,它擁有同級(jí)最輕的重量和車體架構(gòu)強(qiáng)度。新車的主架構(gòu)大量采用鋁合金材料打造,比例差不多達(dá)到50%,這也使得新一代c級(jí)車相比傳統(tǒng)的鋼架構(gòu)輕了70公斤。而加上其他的一些減重措施,根據(jù)配備發(fā)動(dòng)機(jī)的不同,新一代車型相比上一代車型至少輕100公斤。
凱迪拉克也絲毫不差。
位于上海浦東金橋的通用凱迪拉克新工廠,建成了我國首個(gè)國內(nèi)生產(chǎn)全鋁車身的車身車間。全新推出的凱迪拉克CT6,車身采用了一半以上的鋁質(zhì)材料,應(yīng)用了鋁合金激光熔焊和釬焊,實(shí)現(xiàn)了除膠合、鉚合等之外的連接方式,尤其是車頂側(cè)圍和后備箱蓋的焊接,工藝水準(zhǔn)已經(jīng)非常精細(xì)。
全鋁車身技術(shù)如此火熱,而且今后會(huì)越來越熱,但也有人擔(dān)心它的弊端。
全鋁車身在使用中最主要的弊端在于維修。車輛一旦發(fā)生碰撞,金屬變形扭曲,由于加工的工藝特殊性,維修成本也要比傳統(tǒng)材料高出許多。
同時(shí),由于修復(fù)工藝也十分復(fù)雜,4S店基本不可能完成大規(guī)模修復(fù),往往令全鋁車身不經(jīng)修復(fù)就直接報(bào)廢。
此外,另一個(gè)可能需要注意的問題是,鋁金屬的熔點(diǎn)和燃點(diǎn)都較低,排氣管頭段的排氣溫度就足以將其點(diǎn)燃。
報(bào)哥認(rèn)為,沒有任何一項(xiàng)技術(shù)是完美無缺的,而廠家們要做的,是如何將弊端帶來的傷害減到最小,直到最終消除弊端。發(fā)展中出現(xiàn)的問題,將會(huì)在發(fā)展中解決。