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為什么要搞全鋁車身?
2018年08月14日
全鋁車身的概念是奧迪首先提出并在1993年第一個(gè)應(yīng)用在A8上的。到目前為止,全鋁車身技術(shù)已經(jīng)十分成熟,AFS也已經(jīng)成為高端車及跑車車體結(jié)構(gòu)的標(biāo)配。盡管在國內(nèi)鋁合金車體零件才剛剛興起,歐洲在這方面已經(jīng)走在亞洲和美洲汽車廠商的前列,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
全鋁車身(AFS Aluminum Frame System)概念是奧迪首先提出并在1993年第一個(gè)應(yīng)用在A8上的。到目前為止,全鋁車身技術(shù)已經(jīng)十分成熟,AFS也已經(jīng)成為高端車及跑車車體結(jié)構(gòu)的標(biāo)配。 盡管在國內(nèi)鋁合金車體零件才剛剛興起,歐洲在這方面已經(jīng)走在亞洲和美洲汽車廠商的前列,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 為什么要搞全鋁車身? 隨著全球能源價(jià)格上漲與短缺,以及對環(huán)保的關(guān)注與要求日益嚴(yán)格,各國政府與組織為減少汽車尾氣排放對環(huán)境的影響,出臺種種政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)與條例。研究表明,乘用車城市標(biāo)準(zhǔn)道路行駛,油耗85%左右為其自身質(zhì)量所消耗;整車質(zhì)量降低10%,可節(jié)油6%~8%;汽車質(zhì)量每減車100kg,可減少油耗0.3L/100km~0.6L/100km,溫室氣體排放降低約5g/km。 而輕量化途徑不外乎兩條:改變設(shè)計(jì),更換材料。 談到更換材料,目前汽車輕量化主要措施是采用高強(qiáng)度鋼和輕質(zhì)材料。高強(qiáng)度鋼存在成形困難的問題,碳纖維因?yàn)楦甙旱膬r(jià)格無法普及,而鋁合金材料因其優(yōu)異的可塑性、耐腐蝕性、高強(qiáng)度和高韌性等特點(diǎn)已成為輕量化車身最為理想材料。 與鋼材相比,鋁合金材料由于導(dǎo)熱性較強(qiáng),屈服強(qiáng)度較低,在車身的制造過程中,需要大量使用新型連接技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接工藝,因此,鋁合金車身連接的科學(xué)規(guī)劃和合理運(yùn)用,就成為了車身質(zhì)量控制的關(guān)鍵。 現(xiàn)在看來,改變設(shè)計(jì)的潛力不是沒有,但甚少,最有潛力的是更換材料,采用密度比鋼與鑄鐵密度小的材料,如鋁、鎂、復(fù)合材料等,但當(dāng)前性價(jià)比最高的是鋁,所以當(dāng)前都在以鋁代鋼上下功夫,當(dāng)然也在研發(fā)以鎂代鋼與代鋁,但不是主流。 如,以鋁合金取代低碳鋼制造車身鈑金件可使質(zhì)量減輕50%;用11b(磅)擠壓鋁合金型材可取代21bs.鋼,可節(jié)約11.7L原油;鋁合金車身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度在鋼結(jié)構(gòu)的相等或更高時(shí),吸收撞擊能的能力比鋼結(jié)構(gòu)的大1倍余,因而安全性大為提高。 據(jù)國外有關(guān)研究表明,2020年乘用車(轎車、多用途汽車MPV、多用途跑車SUV)發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋鋁化率可大于70%,其他覆蓋件鋁化率也會(huì)有較大提高,預(yù)計(jì)2020年歐盟、北美、日本汽車車身鋁合金薄板需求量可達(dá)1000kt。
據(jù)預(yù)測2025年北美生產(chǎn)新型客貨兩用車有75%將使用鋁車身。而乘用小車車身結(jié)構(gòu)的全鋁輕量化有兩條路線:一為將鋼結(jié)構(gòu)一次全部變?yōu)殇X結(jié)構(gòu);二為將鋼結(jié)構(gòu)先變?yōu)榛旌喜牧辖Y(jié)構(gòu),再變?yōu)槿X結(jié)構(gòu)。
奧迪R8采用全鋁車身,整個(gè)車體成分里,70%是鋁合金、13%是增強(qiáng)碳纖維(CFRP)。 R8車身高性能復(fù)合材料被稱為 Audi Space Frame(AFS),其總重量只有 210 公斤,不到鋼鐵車架的一半重,但是強(qiáng)度和抗沖擊性能都十分出色。特斯拉Model S 97%車身為輕質(zhì)鋁合金打造 一卷鋁材的費(fèi)用是3萬美元,打造全車需要50-60種不同的鋁卷材,全鋁合金車身的重量僅為190kg。捷豹XFL,鋁合金應(yīng)用比例達(dá)75%,獨(dú)家采用RC5754高強(qiáng)度鋁合金 由全球頂級鋁材供應(yīng)商諾貝麗斯定制化供應(yīng),應(yīng)用于加強(qiáng)件;而AC300 T61 等高強(qiáng)度鋁合金,則應(yīng)用于碰撞結(jié)構(gòu)中。 蔚來ES8車型采用了全鋁車身結(jié)構(gòu) 96.4%鋁材使用率 該車成為全球量產(chǎn)車中全鋁車身鋁材含量最高的車型,包括車身最關(guān)鍵的傳力路徑和承載部位均使用高性能鋁材。 走進(jìn)蔚來全鋁車身,全鋁車身則采用鉚接技術(shù),車身連接處不會(huì)產(chǎn)生熱變形,無飛濺產(chǎn)生,沒有高溫,且鉚接機(jī)器人工作時(shí)的噪音也要明顯小于焊接機(jī)器人,因此車間內(nèi)噪音很小。
全鋁車身在線檢測
蔚來合肥廠全鋁車身生產(chǎn)線 已生產(chǎn)近百臺ES8白車身用于測試
蔚來南京整車試制線
全鋁車身在線檢測
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AMTS 2019 第十五屆上海國際汽車制造技術(shù)與裝備及材料展覽會(huì)將于2019年7月3-6日在上海舉行,將匯聚來自中國/亞洲的知名汽車制造商和一級供應(yīng)商的工程技術(shù)人員和決策者到場參觀,預(yù)計(jì)將有來自世界各地800家展商參展,吸引80,000專業(yè)觀眾到場參觀。
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