鋁制散熱器、發(fā)動機,哪些車是全鋁車身?
汽車輕量化成為大勢所趨。而以鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵造汽車,整車可減重30-40%;用鋁制造的發(fā)動機,可減重30%;鋁制散熱器比相同的銅制品輕20%至40%
隨著環(huán)境保護和提升燃油經(jīng)濟性的呼聲逐漸增高,世界各國降耗減排法規(guī)日趨嚴格,據(jù)國際研究機構試驗表明,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,因此汽車輕量化成為大勢所趨。而以鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵造汽車,整車可減重30-40%;用鋁制造的發(fā)動機,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。顯然,用鋁材代替鋼鐵造汽車,減重效果顯著。與傳統(tǒng)車身相比,全鋁車身結構更加輕巧和堅固,方便進行模塊化設計,車身有更大的空間來配置復雜科技,產(chǎn)品更加多樣化。那么有哪些車在使用全鋁車身呢?
捷豹XFL
能將全鋁技術應用得徹底的當屬來自英國的捷豹品牌,其技術成熟,鋁合金車的產(chǎn)量也大。2016年4月位于江蘇常熟的奇瑞捷豹路虎全鋁車身生產(chǎn)線正式投產(chǎn),成為國內(nèi)汽車行業(yè)第一家能夠成熟地制造全鋁車身的工廠,以75%鋁合金材料應用比率而聞名的首款國產(chǎn)車全新捷豹XFL就從這里下線。
和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,但是由于其制造難度以及成本更高,所以目前市面上大部分中大型豪華轎車的白車身材質(zhì)主要采用以鋼材為主的鋼鋁合金,而捷豹XFL一直堅持選用鋁合金作為主要材料。
據(jù)了解,捷豹XFL全鋁車身解決方案出自本土供應商諾貝麗斯常州工廠。諾貝麗斯開發(fā)的RC5754高強度鋁合金,屈服度達到105-145 Mpa,抗拉強度達220 Mpa,在強度、耐腐蝕性、連接性及成型性率等方面性能優(yōu)異,應用在捷豹XFL的多處車身結構件上。如AC600鋁合金應用于車身加強件、AC300鋁合金應用于防撞梁結構、AC170鋁合金應用于外板包邊和側(cè)圍覆蓋件等,助力捷豹XFL實現(xiàn)了高強度、高抗扭性及輕量化的優(yōu)異性能。
蔚來ES8
蔚來ES8將于今年12月正式上市。ES8的白車身采用了源于飛行器的全鋁架構平臺,如此巨大的身形卻擁有著僅335公斤重的白車身重量。ES8全鋁車身上鋁材的使用率高達96.4%,這也是全球量產(chǎn)的全鋁車身中高比例的鋁材應用量。除了車身之外,ES8的底盤、懸掛、輪轂、剎車系統(tǒng)以及電池組外殼都是全鋁材質(zhì)。蔚來在用料上毫不妥協(xié),故而ES8擁有全球量產(chǎn)SUV中高的鋁材應用比例。
蔚來將軍工級7系鋁融于ES8全鋁車身。7系鋁是鋁中的戰(zhàn)斗鋁,常被用于飛機的起落架,以及戰(zhàn)斗機機身等需要高材料強度的部位。而此次航空級7系鋁材被蔚來創(chuàng)新運用到了ES8車身之中。據(jù)了解,7系鋁合金加入了鋅與鎂元素,強度極高,有超強的耐磨性,韌度強,是鋁合金家族中堅韌的合金種類,也是可以讓ES8變得更安全的理想材料。
蔚來研發(fā)團隊在十數(shù)輪的材料優(yōu)化后,找到了7系鋁中合適的型號——7003系列,將其應用到ES8的前縱梁部位以吸收整車碰撞時的能量。同時,又優(yōu)化了材料的橫截面,以保證碰撞時截面力增大,提高材料的強度和韌性,確保車輛安全的需求。
奧迪A8
奧迪作為車身輕量化領域的先驅(qū),自上世紀80年代末就開始輕量化技術的研究,當時推出的奧迪V8就是奧迪車身輕量化應用的原型車。隨著對車身剛性和碰撞安全方面要求進一步提高,奧迪A8系列在車身材料方面,奧迪在1995年首先批量生產(chǎn)的第一代奧迪A8是使用鋁質(zhì)材料制造汽車車身的具代表性的成功之作。車身采用由鋁擠壓成型的多種盒形斷面的梁構成空間框架,稱為ASF (Aluminum Space Frame)。奧迪全鋁空間框架式車身結構(ASF)技術遵循了仿生學的原理,靈感來自于自然界的動物,通過對車架結構的優(yōu)化,在關鍵部位應用超高強度材質(zhì)、非承重部位應用輕量化材質(zhì),來達到整車輕量化的目的。
空間框架的聯(lián)接是由真空壓鑄鋁件完成。該鋁鑄件要求強度高,多用于應力集中的節(jié)點處,主要的承載部位通過一種稱做MIG的焊接方法聯(lián)接。這種壓鑄鋁接頭件的高強度是通過優(yōu)化結構和增加壁厚來達到。鑄件可做成很復雜的形狀以滿足結構需要,并保證車身節(jié)點有佳的剛度。
特斯拉Model S
與奧迪A8鋁合金車輛架構相似,全球矚目的美國純電動汽車生產(chǎn)公司特斯拉研發(fā)制造的Model S也采用全鋁車身。除了車身外,特斯拉前后懸架大部分材料也采用鋁材。因為電動車的電池容量和重量近乎成正比,為保證續(xù)航,電池重量占了整車重量的很大一部分,所以有效地給車身減重顯得至關重要。特斯拉的電池非常笨重,必須通過降低車身的重量來彌補笨重電池的不足,也只有降低整車重量,才能相對控制電池的容量,全鋁車身兼具輕量化與高強度的特性,很好的彌補了這一需求。
即使采用了全鋁車身,Model S的車重依然達到同級別高的2100kg左右,大幅超過類似尺寸的汽油車,如果不采用全鋁車身,車重將高達2200kg以上,如此高的車重會帶來極大的慣性,對操控、轉(zhuǎn)向、制動、加速等性能造成全面的惡化。
此外,雖然約360kg的鋁合金車身比傳統(tǒng)鋼制車身成本高出很多,但是對于電動車來說,因輕量化而得以節(jié)省的電池成本已可彌補鋁合金車身的帶來的成本增加。由此可見,全鋁車身很可能會成為新能源車的技術趨勢,探尋減重技術在電動車領域的應用也是未來汽車輕量化發(fā)展的重要方向。
福特F-150
福特F-150是該品牌中首個大規(guī)模采用全鋁車身技術的車型。皮卡車身重油耗高,采用全鋁技術后,減重超過300kg,油耗大幅降低,將有利于在不斷收緊的企業(yè)平均油耗標準CAFE中占據(jù)有利的地位。此外,由于汽車市場中皮卡的熱銷狀態(tài),采用全鋁車身技術導致提升的成本也可被市場較好的消化。
奇瑞eQ1(小螞蟻)
奇瑞微型電動車奇瑞eQ1(小螞蟻)于今年3月正式上市,車身采用了全鋁合金。由于全鋁車身物料成本高,加工難度大且維修困難,所以目前幾乎只有豪華轎車和高性能跑車上使用。奇瑞eQ1作為低售價5萬的A00級車為什么能搭載這種技術呢?
根據(jù)奇瑞官方的解釋,這款車是“全鋁空間架構+全復合材料外覆蓋件”的輕量化技術平臺的首款小型純電動車型。“單從材料上說,鋁合金車身成本較高。”同濟大學朱西產(chǎn)教授表示。“鋁合金覆蓋件一旦損壞維修成本很高,所以現(xiàn)在民用車上并不能廣泛使用全鋁車身。”所以奇瑞eQ1只保留鋁合金結構件,而將覆蓋件替換為復合材料。
因此,奇瑞eQ1的“全鋁車身”其實并不是完整意義上的全鋁,而是“鋁合金結構件”,覆蓋件還是使用的復合材料,總體車型較小,車身材料成本沒有明顯提升;車身減重之后,電池容量相比同級別車型減少4~6kWh,節(jié)省一部分電池成本;車身結構使用傳統(tǒng)焊接技術進行車身裝配,也沒有單獨設立全自動化生產(chǎn)線,由于在生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)沒有額外投入,總體成本也并沒有太大提升。
類似上述車型的全鋁車身結構設計,還出現(xiàn)在全新一代勞斯萊斯幻影、路虎攬勝星脈和林肯領航員等車型中。
勞斯萊斯幻影
路虎攬勝星脈
林肯領航員
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勞斯萊斯幻影基于寶馬集團全新的鋁制車身平臺打造,整備質(zhì)量大幅下降。路虎攬勝新成員星脈,新車車身含鋁量高達81%。而今年推出的林肯領航員也采用了全鋁車身,整車的剛度得到提升的同時,大幅降低了車輛的總重,車輛的動力性和燃油經(jīng)濟性得到有效提升。
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