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全铝车身如此“高级”,为什么难以普及?_汽车
2020-03-23 16:53    德保新闻

最近一段时间,关于钢体车身和全铝车身的问题再一次被大众所关注,毕竟车身结构取材是对驾乘者最核心的保障,一款车身用料极差的车型无疑等同于一块豆腐,在发生事故时车内人员的伤亡率也呈直线上升。但相对的,至今为止关于钢体车身和全铝车身的争议不断,当中主要还是源于这两种不同材质所带来的车身特性差异,孰好孰坏成为了争论的重点。那从技术和实际应用的角度来说,钢体车身和全铝车身两者到底谁更优秀一些呢?

钢体车身顾名思义就是车身的主要用料为钢,但目前车身结构用钢也分为很多种,当中就包含普通钢、高强钢、超刚强钢、热成型钢,不过即便是钢体结构里也会在某些特殊部位用到铝合金材质进行组合;只是相比钢材质,铝合金材质的占比要低很多。所以在这里我们要区分好钢体结构并非全车不存在任何一丁点铝合金材质,同理,全铝结构也是如此,重点是看结构本身所需成本和结构部位所需材质的合理性。

但不同的钢材质也有着不同的强度等级(普通钢<高强钢<超高强度钢<热成型钢),其中热成型钢的强度最大,一般的高强度钢板的抗拉强度在400-450MPa左右,热成型钢是通过加热成形的,通过一系列处理后抗拉强度可提高至1300-1600 MPa,为普通钢材的3-4倍。但基于制造难度、制造成本和车身结构需求,热成型钢一般会用在车身框架的核心部位上,例如驾乘者的最后防线——驾驶舱。一般汽车的A、B、C柱和驾驶舱正下方的底牌材质才会用到热成型钢,因为发生事故时想要保证车内人员的安全,最核心就是保证驾乘者所在的驾驶舱结构完整不易变形。而我们所看的偏置25%碰撞测试也是因此而来,当中的重点也是考验汽车的用料和结构强度。

但钢体车身除了驾驶舱会用到热成型钢外,其它部位基本采用其它钢材质,例如车门、引擎盖、后备箱、车顶、保险杠等。但在车身架构内,越靠近驾驶舱所采用的钢材强度等级越高。但钢材之于汽车有一个非常致命的缺点,那就是其自重较大,因此造出来的汽车在车重方面也比较高。汽车厂家为了能解决这方面的问题,研发出了铝制车身结构。

这里的铝制车身所提到的铝是铝合金,而非纯铝,这点千万不要误解了。铝合金相对于钢材,其最大的优点的就是质量轻;有十分确凿的数据表明,整车质量降低10%可以让燃油效率提高6%到8%左右,在车身制造中的铝的应用可以使车辆减小20-30%重量,可以减少10%的燃油消耗,这意味着每百公里节省0.5升燃油。对于一台生命周期长达二十万公里的汽车而言,这是一个非常可观的数据。这个优势放在如今的电动车上同样适用,减重相当于使电量更多的服务于续航里程,让电动车跑的更远。



但铝制车身也并非全部采用铝合金用料,即便是全铝车身也是如此,这些说法只是针对钢体车架而言,它们所采用的铝合金占比要高出不少。而且在强度上,铝合金的强度能达到5-600Mpa以上,强度仅次于优质钢材,所以应用起来也能让人比较放心。只不过在受力大的部位用铝合金是不够理智的,毕竟它的强度不能高过高强度的钢材,所以“全铝车身”其实也会在容易受力的部位添加进高强度的钢材,这样才能提高整车的安全性。

铝合金车身的优势很明显,那就是它的重量更轻,能够满足汽车轻量化需求,以此达到降低油耗和提升车辆性能的表现,因此铝制车身也会应用在赛车比赛中,但如果想要做到极致的轻量化,更多会运用到碳纤维材质。而且铝合金相比钢材而言,铝合金还有个相当明显的优势,它有着对紫外线的不透光性,对水和气体的不渗透性,没有气味和无毒,使它成为一种无污染的材料,同时还是一种可循环的环保材料。而且铝合金的能量吸收性能也更高一些,使它能够成为一种制造车身变形区的理想材料,以增加车身的被动安全性;简单而言,在发生碰撞时,铝合金车体的变形性要比钢低得多。



但相对的,铝合金车身结构的缺点也非常明显,这同样源于铝合金本身独特的物理化学性能。首先是关于铝合金车身的拼接难度,如果要对铝合金进行焊接处理,其难度要比钢高出许多,首先是因为铝具有强氧化能力,在接触空气后极易生成致密紧实的二氧化铝薄膜,其熔点高达2050°C,远高于铝合金的熔点。其次是铝合金的导热系数和比热容约比钢高一倍多,在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部,因此焊接铝合金比焊接钢要消耗更多的热量。除此以外,铝合金在焊接时还会面临热裂纹倾向性大、容易产生气孔和无色泽变化等问题,因此相比钢而言,铝合金车身的制作工艺更为繁杂,难度系数也更高,随之而来的当然也是大量的人工和能耗成本。



相对的,也有厂家避开了铝合金的焊接难点采用另一种拼接方式来制造铝合金车身,例如奇瑞捷豹路虎采用的自冲铆接技术,通过伺服电机提供动力将铆钉直接压入待铆接板材,待铆接板材在铆钉的压力下和铆钉发生塑性形变,成型后充盈于铆模之中,从而形成一种全新的板材连接技术。



最后就是关于维修成本问题,这也是全铝车身在实际应用中最大的弊端,采用全铝车身的车辆一旦发生碰撞,金属变形扭曲,由于加工工艺特殊性,维修成本也要比传统材料高出许多。同时由于修复工艺也十分复杂,4S店基本不可能完成大规模修复,往往令全铝车身不经修复就直接报废。

从优点来看,全铝车身占据了重量低的优点,这点对于汽车而言尤为重要。正所谓马力增10匹不如车重减10斤,越轻的车提速越快,同时在过弯时发生的倾斜也越小,而且在同等强度下,越轻的车越安全,反之车身越重,其产生的惯性越大,在出现事故后承受的冲击力就越大,驾乘者所受到的伤害越高。由此可以看出全铝车身在安全、性能和实用性等方面确实有着更突出的表现。

但从用料成本、制造难度和维修成本来看,全铝车身结构真的不是一般人能够承担的,所以它一般只会放在高端品牌车型或性能车上,而且在汽车保险行业中,全铝车身的保费会比普通钢体车身更高一些,所以当你在觊觎这类车身结构的时候,还是先看看自己的钱包吧。


(图片来源网络,侵删)

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