全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

母婴        2019-10-11   来源:小豆子自媒体

从卡尔本茨的第一辆现代汽车诞生发展至今,汽车已经有一百三十多年的历史,现在的汽车是如此的多样,既有具备线条美的外观,又有如人机交互、个性化内饰定制、出色的性价比等多样的选择,但如果要评价一辆车的好坏,能否以上面的选择作为标准呢?

答案自然是不能,汽车作为一台高速移动的代步工具,本质是服务消费者,安全性能才是最基本的属性,当发生交通意外的时候,能够最大限度保护司机和乘客人身安全的,才能叫一辆好车。

而今天我们话题的主角,则是在汽车安全性中承担重要戏份的角色——白车身

什么是白车身?

所谓的白车身,是汽车上最重要的结构件,是车身结构件以及覆盖件焊接总成,包括前翼板、车门、发动机罩、行李箱盖,但不包括附件及装饰件的未涂漆车身。

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

白车身为乘员提供必要的乘坐驾驶空间,在发生碰撞时候保护行人不受大的冲击损伤,可以说,白车身承担着保护车内人的第一道防线。

常见的白车身材料有什么?

既然白车身在安全性能方面承担如此重要的责任,那白车身的安全系数就至关重要,这和它使用的材质有决定性的关系,目前主流的车身构造材料,有以下三种类型:

1.全钢车身:用钢材料制成的车身部件。生产成本低、生产技术成熟可靠。显著的缺点,就是重量较大。

2.全铝车身:并不是100%都是铝合金。指的是车身框架为全铝,而并非什么铝制的引擎盖、翼子板等等。铝合金的密度只有普通钢材的三分之一,这就相当于一样的车身全铝的要比全钢的轻三倍。

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

3.钢铝一体化车身:是结合高性能轻质材料与车身结构优化思路。在原全钢车身骨架结构基础上,将某些钢质部件替换为铝合金或铝镁合金等材料。这种设计方式能够在保证原有钢质结构基本性能不变的情况下,实现较大程度的轻量化。

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

纵观三种材料,钢的密度是7.8,而铝的密度是2.7,钢在硬度和强度上是最高的,所以在安全性上,它的优势应该是最强的,但实际情况其实并不是这样,姑且不说铝本身也有独特的安全优势(吸能特性好),而汽车厂商在实际选择里面,有一个指标是没办法忽视的,那就是轻量化。

车身轻量化与安全性的两三事

轻量化的概念源于赛车运动,轻量化的车身可以带来更好的操控性,让发动机输出的动力产生更高的加速度,由于车辆轻,起步时的加速性能也更好。

就燃油车而言,降低汽车自身的重量能够提高输出功率、降低噪声、提升操控性、降低油耗减少废气的排放量等等诸多好处,可以说,轻量化必然是所有厂商追求的未来趋势。

以奥迪A8为例

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

它是全球第一款全铝“白车身”的普及型应用,第一代奥迪A8的车身重量只有249公斤,这个数字至今还让人津津乐道。

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

奥迪A8第二代更是将这一点发展到极致的地步,白车身重量仅仅只有215公斤,而且,它是真正的、名副其实的全铝车身,所有部位没有用到一点钢制材料。

而近年来随着新能源汽车产业迅猛发展,以及国家政策的大力支持而不断普及的纯电动车,由于电池重量和续航里程等的因素影响,对于车身重量要求较燃油车则更加严格,如何轻量化是纯电动车发展过程中不可避免的一道难题。

全铝车身由于材质本身密度的关系,其轻便性能毋容置疑,也因此,纯电动车这一新兴势力盯上了全铝车身的这一特性。就拿蔚来ES8来说,作为国内首个独立研发量产的轻量化全铝车身平台,ES8全铝车身上铝材的使用率高达96.4%,这也是全球量产的全铝车身中最高比例的铝材应用量。

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

由于轻量化上本身材质密度上的优势,全铝车身似乎是未来汽车行业的选择?

其实也不尽然,还是拿奥迪A8来举例,自从第二代将全铝车身做到极致之后,第三代奥迪A8没有再偏执于“全铝”这个概念,第三代A8在B柱等重要位置开始采用热成型钢,即铝钢车身。

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

至于理由,自然也是为了安全性。由于前后舱和成员舱对于安全性能的需求是不一样的,前后舱设计需要吸能好,而乘员舱则是需要刚度高的材料来保护乘员的生存空间,全铝车身的耐撞设计也要遵循这种原则,虽然铝合金的吸能特性好,但是其强度不高,因此在乘员舱位置,就要通过增加厚度或者应用高强度铝合金的方式来保证乘员舱的刚度要求,以满足侧面碰撞的安全要求。

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

这么看的话,铝钢车身在轻量化和安全性两者兼顾上有独到的优势,奥迪这一举措背后,除了成本问题(全铝车身成本昂贵),也是回归理性的选择。

尽管如此,未来汽车行业对于白车身材质的争端依然不会停下,铝钢合金似乎有“杂交优势”,但最终,厂商在实际选择上,还需要看实现轻量化的技术难度和成本,为什么这么说呢?

轻量化:全铝车身、钢铝车身优缺点

因为讨论的是轻量化的问题,所以并不将全钢车身列入讨论的范围,无论是全铝还是钢铝,都有凸显自身优势的地方,然而同样地,其成本或者技术难点是阻碍它们普及推广的最大痛点。

01

全铝车身

优点

  • ,因为铝合金的密度非常低,这就满足了汽车设计师们想要减轻汽车重量的要求。当你的车身轻下来时,就能为我们带来更大的动力输出,降低我们的油量损耗。
  • 全铝的车身抗腐蚀能力强。因为铝材质的本身性质的原因,在空气中可以在它的表层形成氧化膜,从而提高汽车的抗腐蚀能力。
  • 铝合金的可塑性也是非常强的,这就能够让设计师们设计出更加平滑的车辆曲线。

缺点

  • 制作工艺十分复杂。在各种加工细节上都存在着一定难度。这就让群里出身的成本大大增加。
  • 维修费用也是非常高的,一旦发生了大型事故导致车辆明显变形,那么你就可以不用考虑维修费用了,因为它的维修费用都够买一辆全新的车了。
  • 铝合金的可塑性过强,不能够在发生事故的时候来更好地保护车内人们的安全。在看到各种的事故发生现场使用铝合金材料的车辆被撞的缩成了一团。

02

钢铝一体化车身:铝+合金钢车身

优点

  • 铝合金材质在能量吸收、韧性以及轻量化方面似乎都有优势,但在刚性与强度角度,钢材的优势又能体现出;更高强度的钢材不仅能让车身强度整体提高,保证安全性,还能同时优化结构,减少部分钢、铝材使用量,某些情况下甚至于能实现比全铝结构还要高的轻量化水平。
  • 成本降低:制造成本,维修成本,相对于全铝车身都降低

缺点

  • 钢铝材质连接处工艺比较复杂
  • 车身连接技术通常涉及到焊接、粘接、机械连接,而这三种连接中,焊接手段对材料的相容性要求较高。

由于现有的粘接技术、粘接接头的机械强度有限,只能应用在接头要求较低的部位,而机械连接(比如自冲铆钉连接SPR、旋转钻铆FDS)气密性差、不能使用在表面质量要求高的区域。

鉴于钢铝连接尚处在起步阶段,焊接依然是钢铝连接的主要手段。

下表是常见的焊接手段以及其特点:

全铝车身那么好,为什么豪华品牌都纷纷放弃?

总结

“上钢下铝”概念确实是个创新点,纯电动车对于材料要求更高,轻量化需求更高,让合适的材料用在合适的地方,并结合日常生活使用情况,这样的车身才能称得上是好车身。

无论全铝还是钢铝混合,其实它们都有着各自的优点,没有绝对的谁好谁坏。另外不光只有铝和钢,还有碳纤维,随着材料学科的发展,未来是否还会有新的材料代替?