轿车车身材料到底是钢更好还是铝更好?
说到汽车的全铝车身,绕不开、也是最大的特点就是“轻”,不过我们不要以为碳纤维贵用铝就能多省钱,事实上全铝车身还有另一个特点就是“贵”,这个不仅仅是材料本身的成本更高,还有门槛更高的制造工艺带来的成本。所以能用全铝车身的车型或许到不了超跑的程度,但也谈不上什么“经济实惠”了。比如当年奥迪的ASF全铝车架也仅在A8和TT上面有应用,级别更低的车型实在接受不了这个成本,而且最新一代A8也放弃了“全铝”的概念,在他们觉得合适的地方也还是用上了高强度钢以缓解高昂的成本。其实很多人一看到“全铝车身”便以为他们所理解的“车身”全部都是以铝合金为材料制造的,然而现在所谓的“全铝车身”中的“车身”指的是车体承重的框架主体结构,也叫做“白车身”。千万别把白车身与车身覆盖件混淆,因为车身覆盖件则一般指车门、前后盖和翼子板等车辆表面的部件。当然“全铝车身”中的“全铝”指的是白车身的主要材料为铝合金,白车身内的一些影响碰撞安全的重要结构仍会使用高强度高或超高强度钢。也就是说,“全铝车身”其实也属于钢铝混合车身,所以,100%铝合金制造的“全铝车身”在量产车中是不存在的。
铝合金车身和钢制车身个人认为铝的比较好,原因如下:
1、铝车身如果设计合理,技术先进的话强度也很高的,就像飞机的铝合金机体一样。
2、钢材车身的重量大,通常的概念会比较结实,但是如果出重大事故,安全性是一样的,而且同样的速度出车祸钢材车身由于重量大动能就大,撞击力度也会相应增大的。
3、铝合金车身重量轻,相同的速度出车祸撞击力度也会相应较小,而且使用铝合金车身,还能降低一定的油耗。
业内专家表示,钢车身和铝车身各有优劣,不能一概而论。汽车工程研究院材料工程师介绍说,钢制车身优势主要是技术成熟度比较高,成本相对较低,但重量没有显著优势。而铝合金车身优势主要是轻量化,对于高端车可以留下更多的重量空间去增加配置,例如提高动力性。
成本较高是铝制车身向低端车普及缓慢的原因之一。“对于以钢车身工艺为主的传统车厂,铝车身涉及一定的工艺改造,如开卷落料、焊接、涂装等。”他说,目前车身用铝经过拉延及烘烤硬化,屈服强度可达220~260MPa,强度仅能达到一般高强钢的强度水平,因此需要通过截面结构设计及连接工艺来弥补,对传统钢车身设计工程师提出了挑战,而且铝材成本较为昂贵。
通过市场调查,共统计65 款车型前防撞梁材料应用情况,自主品牌19 款车型,其中2 款车型应用铝合金防撞梁;合资品牌46 款车型,有10 款车型应用铝合金防撞梁。
调查结果显示:合资品牌铝合金防撞梁应用比例高于国内自主品牌2 倍多,行业内铝合金防撞梁应用是发展趋势。铝合金防撞梁平均质量4.5 kg,钢制防撞梁平均质量6.6 kg,差值约32%,可见铝合金防撞梁轻量化优势明显。部分铝合金前防撞梁应用车型,如表2所示。在汽车产品制造中,逐步加大铝合金材料的应用比例是汽车轻量化的必然趋势,开发铝合金防撞梁是实现汽车轻量化主要途径之一,铝合金防撞梁经过设计验证后必将取代钢制防撞梁。
1)根据仿真分析结果,正面碰撞铝合金防撞梁吸收能量优于钢制防撞梁,满足设计使用要求。
2)铝合金相比钢材料有着密度小的优势,用铝合金结构代替传统钢结构,可使前防撞梁质量减轻30%——50%,轻量化效果显著[2]。
3)通过对比合资车企与自主车企铝合金防撞梁应用情况,可发现采用铝合金防撞梁是汽车轻量化未来趋势。
4)对比防撞梁比吸能分析结果显示,铝合金防撞梁吸能能力明显优于钢防撞梁,有助于提高整车安全性。
车身是铝合金的。现在没有纯钢或者铁的,大多数都是合金的。
汽车主要车身结构:
1、车身壳体。
是一切车身部件的安装基础,通常是指纵,横梁和支柱等主要承力元件以及与它们相连接的钣件共同组成的刚性空间结构。客车车身多数具有明显的骨架,而轿车车身和货车驾驶室则没有明显的骨架。车身壳体通常还包括在其上敷设的隔音,隔热,防振,防腐,密封等材料及涂层。
2、车门。
通过铰链安装在车身壳体上,其结构较复杂,是保证车身的使用性能的重要部件。这些钣制制件形成了容纳发动机,车轮等部件的空间。
3、车身外部装饰件。
主要是指装饰条,车轮装饰罩,标志和浮雕式文字等等。散热器面罩,保险杠,灯具以及后视镜等附件亦有明显的装饰性。
4、车内部装饰件。
包括仪表板,顶蓬,侧壁,座椅等表面覆饰物,以及窗帘和地毯。在轿车上广泛采用天然纤维或合成纤维的纺织品,人造革或多层复合材料、连皮泡沫塑料等表面覆饰材料;在客车上则大量采用纤维板,纸板,工程塑料板,铝板,花纹橡胶板以及复合装饰板等覆饰材料。
5、车身附件。
门锁,门铰链,玻璃升降器,各种密封件,风窗刮水器,风窗洗涤器,遮阳板,后视镜,拉手,点烟器和烟灰盒等。在现代汽车上常常装有无线电收放音机和杆式天线,在有的汽车车身上还装有无线电话机,电视机或加热食品的微波炉和小型电冰箱等附属设备。
以上内容参考:百度百科-汽车
● 车用铝合金零件比重显著增加
虽然消费者对于车辆安全性的要求越来越高,然而整个社会对于环保节能的呼声也相对提高,因此也使得汽车制造商们不得不寻求更坚固、更轻薄的造车原料,而铝与钢之间的战争也正由此展开。
要制造一辆普通中型汽车必须耗去725公斤的钢和铸铁,还要再加上350公斤的冲压钢板。相比之下,铝合金在一款欧洲汽车内的所占重量,则是从1990年的50增加到2005年的131.5公斤(多数仍用于发动机内部件与气缸缸体),而且预计到了2010年还会再增加25公斤。跟制造钢原料的铁相比,铝的重量不仅减轻了一半,其抗腐蚀能力也更优于钢,种种特质也使得铝更加受到汽车工程师们的青睐。
『奥迪A8的全铝车身结构 』
在今天的汽车历史中,已经出现过不少使用全铝合金打造车身的市售车,包括本田的超级跑车NSX以及奥迪为了彰显技术实力而推出的小型车A2,而目前在市面上仍在销售的车型则有奥迪A8、R8和捷豹XJ是采用全铝合金车身。其中捷豹XK更是将铝合金技术与轻量化优势发挥到极致,不仅车身零件结合总数从5,189个降至2,761个,车身刚性更一举提高了48%,同时还大幅瘦身达到90kg的效果(从1685kg减重至1,595kg)!
『捷豹XK采用铝合金技术,大大降低了车身重量,提升了操控性能 』
全新XK车系的功率输出仅比起旧款车型小幅增加6hp,达到300hp的最大功率,但是在瘦身有成之后的重量/功率比,再加上悬吊系统的改良,换来的却是平易近人、更加灵巧的操控与驾驭感受。目前捷豹车厂的销售量12万570辆与15年前被福特收购前相比,呈现倍数成长。
● 高强度钢材迎战铝合金
铝合金的异军突起让车用钢铁供货商们倍感压力,因此他们也决定统一采取行动以对抗铝的威胁。早在1995年,便已有32家跨国钢铁生产厂商联合提出了“超轻碳钢车身”的概念,这种采用高强度钢材所制造的车身实现了更薄和更轻的结构,能使车身重量减轻达25%!轻薄化的车身确实提高了高强度钢材的销售数字,同时钢铁厂还对外宣称,这种材料还有另一大好处,也就是让汽车在EuroNCAP碰撞测试中得到更高的分数!
欧洲新车评测系统(European New Car Assessment Program)中的碰撞测试,目前已经发展成为是欧洲新车量产前的必要程序,也早已成为消费者在购车时重要的一项参考依据,当今一款新车要想获得“不差”的安全声誉,得要在碰撞测试中得到4至5颗星的评分。
根据沃尔沃安全中心工程师Marten Levenstam介绍,钢材质量的提高使得汽车业者能够制造出更具安全性的车身结构,并且还不增加车身重量。“您能用普通钢材构成撞击力道吸收区,用高强度钢构成超级安全的乘坐区!”Marten Levenstam说,经得起强力撞击的车型,才能得到NCAP更优异的评分,所以这对于汽车制造商们来说显然颇具吸引力。
由于欧盟修改了汽车废气排放中的二氧化碳含量标准,将其限制在每公里130克,使得汽车设计师们的注意力也随之转移到能减轻车身重量的钢合金上。普通钢板的厚度通常为0.7到0.75mm,而今日的超强度钢板厚度则仅有0.65mm甚至更薄,新款欧宝赛飞利的发动机盖钢板便只有0.6mm厚!
钢铁生产厂商Arcelor-Mittal、Robert Bosch GmbH与咨询公司Arthur D. Little的分析结果得出了一个发人深省的结论:仅仅减轻车身重量就能节省约5%的燃油,并且通过这样的方式来提高油耗表现,只需在每辆车上增加212欧元(约为2200人民币)的成本以购买高强度钢材。现有的省油科技包括可变气门与进气岐管、涡轮增压和汽缸间歇功能等,却绝对无法达到5%的节油效果,而且降低车身重量,还可有效减轻刹车系统的负荷并提高发动机效能。
● 铝合金的技术瓶颈
钢铁生产厂商Arcelor-Mittal认为,采用高张力钢板来减轻车身重量是比较经济的选择,他们也预料随着高张力钢板达到更高的经济规模,市售车的重量亦能够进一步减轻。尽管铝合金生产厂商无法反驳这一点,但是他们却用另一种观点对其提出质疑:如果想要降低二氧化碳的排放量,考虑到汽车的生命周期和资源回收性(铝的回收比例高于钢铁),铝显然优于钢!
『宝马5系的车身结构,钢制车身和铝制车首』
除了奥迪和捷豹之外,对于推出“全铝合金车款”有兴趣的车厂至今仍寥寥无几。宝马制造了铝钢材料混用的车身结构,但是首要原因却是基于平衡车身前后配重以提升操控性。宝马5系即是钢制车身和铝制车首(主要在发动机盖)的结合体实例,而X5仅在车身前半部用上了少数铝合金零件,其整体结构仍为钢制。
不过仅仅是这种混合结构,就已经使得制造成本增加了25%,而这还不是让车厂头痛的唯一原因,因为铝在受热后体积大幅膨胀的金属特性,更使得铝制车用零件的制造难度大大增加,在焊接车身时必须使用特制夹钳,并采用特殊工艺才能将铝制零件固定在特定位置。包括通用汽车在内的国际性大车厂仍无法将铝合金广泛应用在旗下各车型上,主要原因就是考虑到处理铝制零件的特殊设备无法在遍布全球的组装厂与维修点广泛普及
从1886年卡尔·本茨发明了第一辆 汽车 到现在, 汽车 已经走过了134年的 历史 。虽然靠化石燃料驱动一直是 汽车 驱动的主流,但层出不穷的新材料却让 汽车 的构造不断革新,就拿车身材料来说,就经历了木材、钢、铝的演变,而在当下,钢铝混合又成了新的发展趋势。
汽车 在诞生之初还是个新鲜事物,那时候人们的交通工具还是以马车为主, 汽车 制造商只能慢慢 探索 科学合理的 汽车 构造。那么,早期在马车装个发动机显然是最简单直接的制造方式,就像现在大部分车企做纯电动车采用“油改电”的方式一样。所以,早期的 汽车 都是“爆改”马车,车身材质自然是和马车一样的木材。
1900年以前,大多数 汽车 都是四四方方的盒子形,这是因为木材只能通过施加蒸汽和压力才能弯曲成简单的形状,渐渐地就难以适应燃油动力系统越来越复杂的安装要求,并且无法塑造出复杂的造型。
道奇Model 30
20世纪初期,随着金属制造技术的发展,人们已经能够将钢、铝等金属制成各种形状的板材。在1908年福特掀起流水线生产革命的T型车车身上,就已经开始出现钢材。1916年,道奇推出首款全钢车身的 汽车 Model 30,这款车还有一大创新就是将 汽车 电气系统6V电压的行业标准升级到了12V,并且被 汽车 行业沿用至今。
还在使用木制车身的摩根跑车
金属材料使 汽车 车身比木材更坚固、更耐用,而一战的爆发又大大促进了金属锻造技术的飞速发展。20世纪初,金属加工还主要依赖人工锻打,但很快,到30年代中期,金属制造业便出现了更精准、更高效的切割和冲压工艺,全钢车身也随之成为1930年代末的 汽车 行业标准。
到20世纪50年代, 汽车 制造商在产品上逐步淘汰了木材车身,目前全世界车企中还在使用木制车身的只剩下摩根一家。他们至今仍在使用坚固、耐用的白蜡木制造车身,而方方正正的造型正是摩根跑车的经典元素,也正因如此,摩根跑车没有ABS、ESP、电动助力转向等安全辅助功能。
时间回到现在,全铝材质已经成为最为先进车身材料之一,但事实上,第一款铝制车身 汽车 在1899年柏林国际 汽车 展就已经出现,没错儿,比全钢车身还要早。但铝的熔点(660.37℃)要比钢低得多(1500℃左右),这就让铝很难被焊接,较软的特性也难以满足安全性,物理的限制让铝在很长一段时间内都没有成为主流。
捷豹XE的全铝车身
那么,为什么现在奥迪、捷豹等豪华品牌都拿全铝车身作为卖点呢?这就要说到排放法规了。1952年,伦敦雾霾事件让英国痛下决心整治空气污染,出台了世界上第一个 汽车 排放法规,随后,全球各地纷纷跟进了对 汽车 排放的要求。而车企为了释放压力,一方面不断降低发动机的排放水平。另一方面,就是在降低车身重量上做文章,车身轻量化成为了新的发展趋势。
在轻量化的大趋势下,各大车企纷纷开始 探索 新的途径,以铝合金为代表的轻质高强度材料逐渐进入大众的视野。铝合金的密度为2.63-2.85g/cm,约为钢材的1/3,比强度接近高合金钢,比刚度超过钢,同时又拥有良好的铸造性能、塑性加工性能和防腐特性。
但铝合金的熔点依然无法比钢材媲美,加工、焊接都有着不小的难度,这也导致了全铝车身成本居高不下。直到20世纪90年代,奥迪、捷豹这种豪华品牌才开始推广使用全铝车身。同时,对消费者而言,全铝车身的维修成本也全钢车身更高,如果发生大事故,车辆变形明显,基本可以直接将车辆报废,因为它的修复费用与买台新车已经相差无几。时至今日,全铝车身依然没有下沉到买菜车上。
随着车企对 汽车 碰撞安全的研究愈发深入,铝合金也渐渐无法满足更高强度的要求。原本用于军用领域的热成型钢在近年来开始受到重视。超高强度热成型钢的抗拉强度超过2000MPa,而最强大的7000系铝合金也只有540MP,简直被吊打。全铝车身还没普罗大众,新的车身形式——钢铝混合出现了。
奥迪A8的钢铝混合车身
2015年,新一代奥迪Q7开始采用钢铝混合车身,随后新一代A8也放弃了全铝车身,转向这种新的形式。奥迪的钢铝混合车身在乘员舱使用了超高强度的热成型钢骨架,用来保证座舱在碰撞时更大限度地保证车内乘员不会受到挤压,而车身的前部和后部则使用铝铸件、铝型材,维持良好的吸能效果。继奥迪后,奔驰、宝马、凯迪拉克、特斯拉,以及国内的广汽新能源、北汽新能源也开始加入到钢铝混合车身的行列。
得益于热成型钢优异的性能,钢铝混合车身很好地延续全铝车身轻量化特点,又让车身结构也更加安全,同时又平衡了全铝车身的生产成本以及日后的维修成本。可以说是青出于蓝而胜于蓝。
Aion LX的钢铝混合车身
尤其对纯电动车来说,下车身电池重量较大,可以采用更轻质的铝合金,上车身则采用高强的热成型钢,实现整车上下重量的完美配比。钢铝混合车身从安全性、操控性等多个方面都有着明显的提升,有望成为未来的大趋势。
不过,钢铝混合车身对供应商和车企的研发、生产、制造能力提出了更高的要求。铝合金与钢的冲压、连接、涂装的工艺存在着很大的差异,这要求钢铝混合车身需要更先进的工艺。像钢和铝两种材质是很难焊接在一起。
FDS铆接工艺
一位一汽大众奥迪的焊接工程师告诉《新车新技术》:“钢铝两种材料的连接需要使用RES搅拌摩擦焊、铆接、SPR、FDS等高端焊接、铆接技术,同时,两种材料连接还需要考虑到接触腐蚀的问题,这对车企的焊装设备、焊装工艺以及整车防腐的设计都提出了很高的要求。和全铝车身一样,钢铝混合车身的制造目前还是主要用在中高端车型上,要想应用在15万级车型还需要要些时日。”
宝马7系车身中的碳纤维材料
在钢铝混合车身逐渐崛起的同时,强度更高、密度更低的碳纤维复合材料也逐渐应用到车身中,很多百万级的跑车已经开始使用全碳纤维车身,一百多公斤车架重量能够让这些跑车在性能上更加强悍。随着价格的降低,碳纤维复合材料也开始下沉到百万级以内的车型上,现款宝马7系以及刚才提到的奥迪A8就在车架的核心位置使用了碳纤维复合材料。
从木材到钢铝混合,车身材料的演变一直都是碰撞安全、性能和排放法规相互博弈的结果,同时也离不开新材料的进步。未来的车身形式会朝什么方向发展,恐怕只有时间才会告诉我们答案。
厢式货车常用的三种车厢板:
1、高强度钢:这种材质的屈服强度比较高,抗拉及抗拉强度、布氏硬度等性能指标较高。车辆的减重主要就是利用高强度钢的屈服强度的特点来是实现的,高强度钢常用的有两种,承重型高强度钢材和耐磨性高强度钢材。
2、铝合金材料:这种材料耐腐蚀性好,延展性好,质量轻,使用寿命长。但是它的价格比较高,一般多用于车辆上的部分部件,有个别用于整个上装的,比如厢式货车的厢体,油罐车的罐体。
3、复合材料:碳纤维、玻璃纤维、聚氨酯材料这些都属于复合材料。质量较轻,强度高,耐腐蚀,易成型,除了用于厢式货车的厢体材料,还可以用于冷藏车、保温车等车的上装材料。
货车车厢允许改装范围
改变车身颜色,更换车身,改变车厢长度、宽度和高度,加装行李架,这些都是允许的。但是更改尺寸不可过大,并且改装后要向车管所申报,并且要在10天内申报。
改变车身颜色,更换车身,改变车厢长度、宽度和高度,加装行李架,这些都是允许的。但是更改尺寸不可过大,并且改装后要向车管所申报,并且要在10天内申报。
在“新道路交通安全法”中的规定是,汽车的变更内容可涉及“改变车身颜色、更换发动机、更换车身或者车架”,车主应当在变更后10日内向车管所申请变更登记,车管所须在受理当日为车主办理相关手续,包括在机动车登记证书上签注变更事项,收回行驶证,核发新行驶证。
铝合金在欧洲乘用车单车的平均使用现状
DuckerFrontier在2019年10月发布了2019年欧洲乘用车铝合金使用现状及2025年预测报告。在这份报告里,DuckerFrontier统计了欧洲乘用车在2019年的单车铝合金平均使用量为179.2kg。这个数据高吗?当然是高,毕竟欧洲目前来说是最积极推进铝合金在汽车上使用的地区,这个数据基本上就代表了目前乘用车单车用铝的最高平均水平。
而国内目前在乘用车领域,单车铝合金的平均使用量还不到130kg。单从数据上来看,国内乘用车市场铝合金还有大约50kg 的上升空间,按照目前国内汽车每年2000万的产量来看,这对于铝合金制造业来说,理论上还有一个100万吨的巨大增长型市场,这也是为什么近几年国内铝合金相关制造企业,如雨后春笋般在长三角、珠三角这些汽车产业的聚集地遍地开花的原因。
欧洲豪华车的铝合金使用量远高于行业平均值
但是,欧洲汽车行业的数据可以作为参考,却不能作为国内汽车产业短期发展的借鉴依据。欧洲乘用车的产业格局与国内市场存在一定的差异,而铝合金的使用成本决定了它的应用车型范围,中高端车型的使用比例要远远高于紧凑级和入门级车型。在欧洲市场,豪华型车的占比就达到了25%,如果按照这个占比来算,中国消费市场大约需要10家北京奔驰体量的豪华车型销量来支撑。
目前中国消费市场各个领域销量前十的车,基本都以紧凑级车型为主,仅有两款中型轿车勉强挤入到细分领域前十的名单中。而短期内,国内的这种消费格局也不会产生大的变化,所以铝合金在国内乘用车领域的发展前景并不像我们想象的空间那么巨大。当然,在车轮和缸体领域也还是有一定的发展空间。
其实在目前欧洲市场,对于铝合金在乘用车发展领域的前景,Ducker Frontier也只是给出了一个谨慎乐观的预估数据:到2025年单车铝合金平均用量会接近200kg,增长领域主要集中在车身结构件和外覆盖件上。
车身用铝的现状:铝合金应用在退烧
Ducker Frontier虽然对车身铝合金的应用前景做出了一些比较乐观的预测,但是从目前车身铝合金应用的几个头部企业来分析,它们这两年的推出的新车型,铝合金在车身的使用比例却在大幅度降低,比如捷豹、路虎、奥迪等。大家都不再盲目的追求“全铝”的概念,而是追求材料应用的“适才适所”。
捷豹、路虎一直都是铝合金的忠实拥趸
以路虎和奥迪这两大品牌为例,这两家都曾经是“全铝车身”的狂热追求者,在铝合金车身的行业发展的进程中非常具有代表性。我们可以拿这两大品牌近两年上市的新车做前后两代的对比,就会发现它们之间存在的较大的差异性转变。
A8作为奥迪的轿车旗舰车型,每一次的换代奥迪都会赋予它这个时代“最先进”的量产车科技和制造工艺,比如上一代奥迪A8是在2010年推出,我们看到的就是那个时代最先进的车身技术--“全铝”车身,车身框架结构用铝达到了92%,整个白车身(包含开闭件,下同)则是93.1%。而到了2017年的换代车型,框架结构用铝占比则只有58%,应用比例大幅度降低。
2010款A8车身材料分布
2017款A8车身材料分布
铝合金应用退烧的现像在奥迪A6上也一样存在,上一代A6的白车身铝合金占比20%,而这一代则只有14.4%。而一直被认为对重量最敏感的新能源车型,奥迪在最新推出的BEV车型e-tron上,车身铝合金的使用比例也不过才15%,与A6\A7相当。
2011款A6车身材料分布
2018款A6车身材料分布
2019年的奥迪e-Tron
我们再来看看路虎的车型,路虎车身铝合金的应用退烧更为明显。2013年揽胜运动版换代时,车身框架几乎为全铝,白车身铝合金占比高达95%,而在2016年Discovery换代时,白车身铝合金占比则只有69%,虽然车身框架依然占比95%。2017年的揽胜星脉车身框架铝合金下降比例则更高,车身框架占比也只有58%,而到了2019年极光的换代,铝合金在白车身上几乎时消失了,占比不到3%,仅有发动机罩和前防撞梁在应用,退烧的非常彻底
2016款的Discovery白车身材料占比
2017款的揽胜星脉车身材料占比
2013款的揽胜运动版车身材料占比
2019款的极光白车身材料占比
从上面的对比来看,我们不难发现铝合金在豪华车的车身领域应用比例在大幅度的降低,取而代之的高强度的比例在大幅度提升,尤其是热成像钢的使用,比如奥迪A6的白车身热成型钢的使用占比高达19.7%,e-Tron更是高达22%,2019款的极光热成型钢白车身使用比例也达到了23%。如果我们在放眼整个行业来看,沃尔沃/大众等这两年推出的新车型,热成型钢的使用比例都普遍达到了20%以上,甚至部分车型达到了30%。
转变的背后,与行业的技术和政策发展都存在一定的关系。一方面碰撞安全相关的技术标准在提升,铝合金在高速碰撞过程中表现出的综合性价比越来越低,而热成型钢、高强度钢在成本和重量方面的综合性价比在提升,使得大家开始在抛弃铝合金在车身框架的重要传力通道上的应用,取而代之的时热成型钢和超高强度钢。
另一方面,汽车整车成本更多转向于电控、温控领域,这些领域的投入和产出体现在增加续航和降低能耗上,相比在使用新材料来降低车身重量上,更显而易见,且效果更明显,这一点我们可以在e-Tron的数据上得到求证。
e-Tron的热管理和能量回收的投入显示对续航的提升效果更明显
这些综合的因素导致铝合金在车身的应用热潮在消退,而高强度钢的应用前景在升温。也因此,铝合金在车身的应用前景,从整体行业来看,出现大幅提升的可能性并不高。所以,对于DuckerFrontier预估的欧洲在2025年乘用车平均单车用铝会达到200kg,我保持怀疑的态度。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
车身材料兼顾安全性、可塑性和轻量化的第三代途锐,以合理搭配的5种车身用料塑造金戈铁马之躯,加之精益求精的12种车身连接工艺,即便钢筋“铝”骨,亦可凌波微步,以先进车身结构和车身连接工艺捍卫每一公里征途的意义,演绎着蕴藏在硬朗肌肉线条下的巧妙乾坤。汽车产业对车身材料的选择在摸索中不断进步,只为打造属于汽车的金钟罩和铁布衫。作为一款可从容应对恶劣环境挑战的“勇者之车”,途锐采用了普遍应用于C级和D级车上的“钢+铝”混合式车身结构,在刚性与重量间寻求更好的平衡。无论观其肌肤还是察其筋骨,途锐均可谓是披坚执锐的型动派。作为采用钢铝混合式车身结构的大众汽车品牌旗舰SUV车型,途锐的车身内藏乾坤——52%的高强度钢材和48%的铝合金材料,打造轻盈身躯,解决安全与轻量化之间的矛盾,实现轻量化与安全性能间的结合。高强度钢材可提高车身强度,而铝材又具有轻质、抗腐蚀性好、防潮防水的优点,两者灵活结合使之在有效保障车辆安全性的同时,降低了整车的质量。尽管与前代车型相比,第三代途锐的车身长度和宽度都有所增加,但更为科学的混合式车身结构使整车重量减轻了106公斤,进一步提高了车辆的燃油经济性。据相关研究表明,车重每减轻10%,油耗可降低6%至8%。在汽车江湖中,衡量车辆性能的一项重要指标便是推重比,由车辆最大马力除以整车质量得来。当发动机最大马力相同时,整车质量越小,推重比便越大,车辆动力也就越强。因此,经过“增肌减脂”后的车身结构不仅为了精准随心的操控体验和有效降低车辆油耗,更为在强劲高效的动力中劲放精彩,以轻盈步伐助力途锐不断突破边界。第三代途锐科学搭配的钢铝材质,令车身不止于轻其车身材料中,热成型钢使用比例达到13%,如车辆A柱和B柱,使用了抗拉强度在1,400mPa(兆帕)以上的热成型超高强度钢板,与车辆底盘横梁和纵梁等结构共同组成了完整的笼形结构,在碰撞发生时可全方位保护车辆座舱不被侵入。而诸如前围板、前后翼子板等驾驶舱重要结构也使用了冷成型钢,使用比例达39%,防止侧面碰撞发生时座舱受挤压变形车门无法打开的情况发生。
对于发动机舱盖板、前后车门板及侧围板等部位,途锐则使用了铝质板材,占车身选材的30%,在保证整车轻量化的同时,还与采用了挤压铝型材的防撞梁、吸能盒等车身部位一起,承担了正面碰撞发生时吸收和弱化碰撞所产生的能量的责任,确保座舱内驾乘人员的安全。此外,前后减震器支座等处使用了铝铸件材料,15%的使用比例进一步降低了车身重量。总体而言, 52%的高强度钢材和48%的铝合金材料比例,在为途锐罩上金钟罩铁布衫的同时保障了车身轻量化。在混合式车身结构的加持之下,途锐在Euro NCAP(欧盟新车安全评鉴协会)碰撞测试中取得了最高的五星安全认证,充分展现了其卓越的安全性能,以十足安全巍然承风雨。传统焊接工艺难免会给车身造成“疤痕”,途锐12种车身连接工艺中的半空心冲压铆接和热熔钻螺栓连接技术,在连接各关节行成钢筋“铝”骨的同时令整个车身浑然一体。在D柱与后翼子板边框连接处,途锐的车身采用了业界领先的半空心冲压铆接技术。由于该技术通过压力变形达到板材连接的目的,因此不会产生热量转换,且不损伤工件表面的镀层和漆层,保持板材原有的抗腐蚀特性和连接处的表面光洁度。在车门边框与车辆底盘的连接处,途锐则采用了最新的热熔钻螺栓技术。该技术利用摩擦生热的基本物理原理,在板型金属工件上钻出带有凸台的孔,一次成型并且无钻屑产生。该工艺完全替代了在薄壁工件上焊接螺母的工艺,不仅起到节省材料,降低车身不必要的重量的作用,还使得板材连接处更加美观,为途锐精雕细刻的肌肉线条奠定基础。