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老师好(40)汽车为什么要减肥?

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2015-09-01 12:22:57来源:58车类型:原创编辑:钟金良

  汽车点评·技术·原创】

  天下武功,唯快不破。这句话用在汽车上,应该叫:天下汽车,唯轻不破。我们都知道车越“沉”就越费油,而且重量大的车,在起步和加速过程中都比较费力。当然,如果你钻牛角尖的非要说宾利欧陆飞驰那种重达三吨的车也能做出5秒内的0-100Km/h成绩的话,当我没说。好吧,如果现在我们能够初步达成:“车轻就是好”的这个共识的话,那么请你继续往下看…(往期回顾:点击查看第39期文章——插电混动与增程式电动车

老师好(40)汽车为什么要减肥?

  那么问题来了,怎么才能让车子更轻?在不影响驾驶感受的前提下,肯定是把能拆的没必要装的东西都拆了就行了,对么?但空调是必要的吧?真皮座椅是必要的吧?天窗是必要的吧?音响是必要的吧?等等,你不能把它们都拆了啊。所以显然,从内饰配置方面减重是不现实的,它们与我们的驾驶感受息息相关。那么就让我们从底盘开始吧!

  怎么能够让底盘更轻?要知道,一台车的主要重量零部件除了发动机和变速箱以外,就数底盘最重了。那么既然传统的钢制底盘沉重不堪,我们能用什么金属或材料来代钢材呢?答案有两个:碳纤维,铝合金。

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  碳纤维这种材料目前阶段应用成本极其高,生产高性能丙烯晴(碳纤维原材料)的公司很少,产能受限,技术壁垒高企,因此仅有极少数顶级汽车品牌会涉足这一领域。但碳纤维材料却有着极高的强度,并且特别轻,几乎没有金属疲劳性。

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  那么,相比碳纤维,选择铝合金这种满大街都有的原材料似乎更符合逻辑一些(没错,你家窗户框子都有可能是铝合金的)。那么铝合金材料的优势是什么?能够怎么应用?

  现在,该是铝合金闪光的时刻了!全铝车身,就是使用铝合金材料,取代钢用作车身覆盖件甚至结构框架的技术。这种技术带来巨大的轻量化效果,但相应的会在生产工艺和售后维修上会带来一些困难。在多款进口高端进口车型身上,使用全铝车身,俨然已形成一种趋势。最具代表性的就是全新一代的路虎揽胜奥迪A8车型,通过合理的瘦身,使得它们的性能和燃油经济性得到了明显提升。

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  全铝车身的最大优点就是:节能减排。一般认为,50~60%重量的铝合金替代钢铁,可达到同等的性能。有人估计,将一辆汽车上的钢铁全换成铝,可为整车减重20%以上。

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△1990-1998这8年间,北美汽车工业的用铝量增长了102%。全铝车身可减轻车身重量,对环保以及节油方面都大有益处。 

  即使不能做到全铝,很多厂家也会在车身上局部使用铝合金,提高用铝比例。据统计,欧洲产的中型轿车(例如捷豹XE捷豹XF),平均每台车的车身部分用铝量,1990年之前几乎为0,2005年约为40公斤,现在已接近80公斤。考虑到我们周围能看到的汽车车身,几乎都是钢梁加钢板的全钢结构,这个数字可算高的惊人。

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  当然,全铝车身的问题也不少:铝合金板材的局部拉延性不好,容易产生裂纹。如发动机罩内板因为形状比较复杂,为了提高其拉延变形性能采用高强度铝合金,延率已超过30%,但还是比钢差,所以在结构设计时要尽可能地保证形状不突变,让材料容易流动以避免拉裂。

  铝合金板材十分柔软,在生产和运输中的碰撞和各种粉尘附着等原因使零件表面产生碰伤、划伤等缺陷,所以要对模具的清洁、设备的清洁、环境的粉尘、空气污染等方面采取措施,确保零件的完好,这都需要生产厂家投入额外的成本进行维护。

  全铝底盘的最成功应用非捷豹莫属了。并且全铝车身的技术已经输送到了最新捷豹XE上,也正是由于使用了全铝车身从而比老款车型成功减重100公斤,而在同样的结构强度条件下车身重量的降低是可以明显改善车辆的操控性能与燃油经济性的,其官方给出的百公里加速成绩为5秒以内,性能同级出众。

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  那么,既然铝合金比钢材软,如果用在除了底盘以外的部分,比如,汽车外壳上,是不是小刮小蹭都要换门板?答案是否定的,捷豹的工程师想了一个非常完美的方法解决了这个难题:他们用铝合金做框架,而蒙皮则选用了传统的钢板来进行,这样一来,既保证了铝合金框架的高强度,低重量,又确保了在碰撞的时候需要维护的仅仅为可以进行钣金的钢板,而非只能回炉再塑形的铝合金部件。

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  结语:简而言之,汽车轻量化,是个永恒的话题。这项古老的技术(自从有了汽车以来,人们就不断地在研究如何让汽车跑得更快,而减轻重量,则是其中的重要一项)一直在督促着人们开发更加轻便高效,高强度低成本的新材料。所以汽车轻量化的历史,几乎就可以视为是材料科学进步的历史。

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