新的“鋁程” 鋁合金材料都這么普及了?
2016-03-13 00:05:51
作者:宗澤
【太平洋汽車網(wǎng) 用車指南頻道】2015年汽車行業(yè)發(fā)生了許多大件事,但仍屬大眾排放門影響最為深遠(yuǎn)。這種事相信其他車企也沒少做,那么眾車企究竟是為何冒此風(fēng)險(xiǎn)呢?因?yàn)槿缃竦呐欧欧ㄒ?guī)是一年重于一年,環(huán)保是一道繞不過去的檻。為了能在減小排量的同時(shí)不犧牲太多動(dòng)力性,減重就是唯一的選擇了。過去,符合強(qiáng)度的鋁合金材料由于成本、技術(shù)等原因只出現(xiàn)在高端車型上,如今這一技術(shù)一再下探,逐漸掀起一股鋁合金材料的普及之勢(shì)。
要在排放和性能間搞平衡,相信這樣對(duì)汽車輕量化就不難理解啦。更低的油耗、更好的操控、提升的加速性能、縮減的剎車距離,正所謂“寧減一斤,不增十匹”那么汽車的輕量化可以通過什么方式達(dá)成呢?
一般來說有以下3種思路:1新材料:高輕度剛、鋁合金、陶瓷等、2新結(jié)構(gòu):輕懸架結(jié)構(gòu)、高剛性結(jié)構(gòu)減輕質(zhì)量 、3計(jì)算機(jī)輔助:減少機(jī)械結(jié)構(gòu)。
我們都知道傳統(tǒng)的車身結(jié)構(gòu)使用最多的就是鋼材,由于70%的質(zhì)量都集中在了車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤上,鋁合金材料用在這幾個(gè)方向看來是錯(cuò)不了。每當(dāng)新車車身減輕重量100Kg,每百公里可減低油耗約0.3~0.6L,同時(shí)減少排放。即汽車重量沒減輕1%,油耗大約可降低0.7%,看來減重是比混動(dòng)更明顯的節(jié)能減排方式啊。
雖然鋁合金的異軍突起讓車用鋼鐵供貨商們倍感壓力,因此也采取了一些行動(dòng)來對(duì)抗來自鋁的威脅。早在1995年,便已有32家跨國(guó)鋼鐵生產(chǎn)廠商聯(lián)合提出了“超輕碳鋼車身”的概念,這種采用高強(qiáng)度鋼材所制造的車身實(shí)現(xiàn)了更薄和更輕的結(jié)構(gòu),能使車身重量減輕達(dá)25%。輕薄化的車身確實(shí)提高了高強(qiáng)度鋼材的銷售數(shù)字,同時(shí)鋼鐵廠還對(duì)外宣稱,這種材料還有另一大好處,也就是讓汽車在各類碰撞測(cè)試中得到更好的成績(jī)。即便如此,仍然無法抵擋車身鋁合金化的大潮。
來看看先驅(qū)是怎么做的,NSX就是全鋁車身超級(jí)跑車,在售款除了奧迪A8、Jaguar XJ,以及新成員Tesla Model S。我們都知道碰撞測(cè)試的結(jié)果已經(jīng)新車量產(chǎn)前的必要程序,也早已成為消費(fèi)者在購(gòu)車時(shí)重要的一項(xiàng)參考依據(jù),當(dāng)今一款新車要想獲得“不差”的安全聲譽(yù),得要在碰撞測(cè)試中得到4至5顆星的評(píng)分。
由于歐盟修改了汽車廢氣排放中的二氧化碳含量標(biāo)準(zhǔn),將其限制在每公里130克,使得汽車設(shè)計(jì)師們的注意力也隨之轉(zhuǎn)移到能減輕車身重量的鋁合金上。普通鋼板的厚度通常為0.7到0.75mm,而今日的超強(qiáng)度合金鋼板厚度則僅有0.65mm甚至更薄,新款歐寶賽飛利的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板只有0.6mm的厚度。
Jajuar XK就是一部將輕量化做到喪心病狂程度的車型,不僅零件數(shù)目從5189個(gè)降低到2761個(gè),并且成功瘦身140公斤。雖然看數(shù)據(jù)馬力輸出僅增加了6匹,但是馬力/推重比卻獲得了質(zhì)的提升,得到的就是更加極致的操控感受。另外,考慮到汽車的生命周期和資源回收性(鋁的回收比例高于鋼鐵),鋁是明顯優(yōu)于鋼的。
雖然目前用于全鋁車身的高端車型,還用一部分平衡配重的目的(如BMW旗下諸款車型),鋼鋁混合結(jié)構(gòu)就更常見一些,例如5系采用的是鋼制車身和鋁制車首,不過僅僅是這種混合結(jié)構(gòu),就已經(jīng)使得制造成本增加了25%,而這還不是讓車廠頭痛的唯一原因,因?yàn)殇X在受熱后體積大幅膨脹的金屬特性,更使得鋁制車用零件的制造難度大大增加,在焊接車身時(shí)必須使用特制夾鉗,并采用特殊工藝才能將鋁制零件固定在特定位置。包括通用汽車在內(nèi)的國(guó)際性大車廠仍無法將鋁合金廣泛應(yīng)用在旗下各車型上,也就是說要想大面積使用鋁合材料整個(gè)生產(chǎn)線都需要相應(yīng)的技術(shù)和加工能力,這意味著大多數(shù)車企想要做到這一點(diǎn)需要建造級(jí)別更高的工廠了。
另外在原材料市場(chǎng)上也能初見端倪,相比鋼鐵市場(chǎng)折合每斤價(jià)格還不如白菜,產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。鋁材市場(chǎng)卻逆勢(shì)上揚(yáng),汽車用鋁功不可沒,并且隨著技術(shù)和成本的下探產(chǎn)能將逐漸提高。
如果你認(rèn)為鋁合金輕量化是性能車、高端轎車的專屬,那你就錯(cuò)了。在底特律車展上,福特推出的F150皮卡車身97%采用了鋁材料,較前款成功瘦身320公斤。燃油效率迅猛提升30%!作為一款的常年占據(jù)美國(guó)新車市場(chǎng)前位的暢銷車型,性能提升的同時(shí)還具備了可觀的環(huán)保收益。
在中國(guó),輕量化同樣是作為新車的首要目標(biāo)之一被重視了起來。“汽車輕量化技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟”正是在這一愿景之下,聯(lián)合各家車企、工廠,由政府主導(dǎo),來推動(dòng)中國(guó)國(guó)產(chǎn)汽車的輕量化目標(biāo)。
筆者前日參觀的凱迪拉克金橋工廠正是在這一背景之下完成的開山之作,64%鋁合金車身的CT6正是在此打造,支持鋼鋁混線生產(chǎn)將逐漸成為工廠必備技能,不過這一技術(shù)無論是難度和成本,目前都只會(huì)在合資品牌中見到。相信用不了太久,國(guó)內(nèi)上下游配套成熟之后就能夠在自主品牌中見到它了。
結(jié)語(yǔ):
未來的燃油經(jīng)濟(jì)性和排量標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)愈發(fā)嚴(yán)格,各大汽車制造商為了滿足這些規(guī)定都將走向鋁合金材料這條道路,因?yàn)檫@是現(xiàn)行技術(shù)中最成熟、最高效的新材料應(yīng)用技術(shù)。只有這樣汽車制造商才能在不犧牲內(nèi)飾空間和汽車性能的同時(shí)減低重量,達(dá)到節(jié)能減排的終極目標(biāo)。
(圖/文/攝:太平洋汽車網(wǎng) 宗澤)
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