【MFC推荐】干货| 欧洲车用铝合金技术研究进展

一年一度的国际汽车车身盛会Euro Car Body刚刚落下帷幕，此会议每年十月在德国巴德瑙海姆举行，主办方为Automotive Circle International（国际汽车联盟）。每年的参会车型主要为该年度在欧洲市场上市或即将上市的车型，会议就车身结构布置、平台化、创新结构、新材料、重量及材料占比、连接技术、模态及刚度、NVH、碰撞安全性能、工艺及厂房布置等方面进行交流、研讨与评价。

本届会议与往届稍有不同，有一个非主机厂直接参展的报告，讲述铝合金应用的前沿研究成果，本文将带您揭秘这项研究工作。

本届会议由Alumobility带来了基于2019年ECB 参展的车型Audi e-tron的更新设计，着重研究铝合金的应用，推出了铝合金顶盖技术。Alumobility是一家专注于技术研究以促进铝制汽车车身板应用的非营利组织，该组织由创始成员Constellium和Novelis于2021年1月组建，其目的是通过技术研究和与全球汽车制造商的合作，将帮助进一步开发更智能、更轻、更安全、更可持续的汽车。

总体用材及轻量化情况

下图为更新设计后的Audi e-tron 的白车身结构示意图，图中零件的颜色表示为不同用材情况。

该车身用材以钢-铝为主。其中传统软钢用量2%；高强度钢、先进高强度钢、超高强度钢和热成形钢等用量达到47.5%；铝合金用量高达50.4%。

白车身总重量：399 kg，指包括四门两盖等覆盖件，以及保险杠横梁的非油漆车身重量。其中骨架重量326.9 kg。2019年版白车身总重量为478.1kg，骨架重量为406kg。全新一代车型白车身总重和骨架重量分别减轻16.5%和19.5%。

不带电池框架白车身扭转刚度为45.1kNm/°，轻量化系数为1.5，比2109年版降低了0.18。

轻量化技术解析

高达50.4%的铝合金主要用于四门两盖以及部分白车身零件。其中白车身用铝零件主要有侧围、A柱、B柱和顶盖等。

铝合金顶盖

更新设计后的Audi e-tron应用了6系铝合金制作顶盖及前后边梁，应用 7系铝合金热成形工艺制作顶盖侧边梁。在应用轻量化材料的同时也进行了结构设计优化、集成设计零件，将A柱与顶盖加强板和横梁接头集成至一个铝合金热成形件，修改顶盖前加强横梁的设计，减少中间加强板，最终减少了6个零件，重量降低了28.3kg，减重比例高达41.8%。

应用铝合金顶盖不仅减轻了重量，更重要的是它可以满足或可能超过性能标准。铝制顶盖满足或提高了与钢质顶盖相关的安全性、NVH和耐久性属性。铝制顶盖车型刚度比钢制车型刚度提升了5Hz（12%）；铝制顶盖车身扭转刚度较原钢制车身提高了3kNm/°。

另外，通过成型和连接技术，减少零件和接头数量，获得更好焊接效果。配合应用7系热成形铝合金B柱及辊压门槛，满足顶盖抗压要求。铝制顶盖比钢制顶盖需要的组件和接头更少，有助于减少车辆组装的时间和成本。

热成形的应用

为了满足车身安全性能要求，更新设计的Audi e-tron采用了两种材料的热成形技术，钢制热成形及铝制热成形。

钢制热成形零件主要有前围板、中纵梁、座椅安装横梁、后纵梁。

铝制热成形零件主要有A柱内外板，B柱。其中A柱总成应用了7系铝合金，B柱外板应用了6系激光拼焊铝合金板、加强板应用了7系铝合金。B柱总成减重21%。

应用铝合金辊压成形技术

更新设计后的Audi e-tron应用了辊压技术铝合金来制作门槛部分零件，代替上一代的钢制零件。重量节省了13.2kg(减重31%)，零件数量从8个减少到6个。

激光拼焊技术的应用

更新设计后的Audi e-tron在两处应用了激光拼焊技术，一处是上面提到的B柱外板，另一处是后轮罩部位。在B柱外板应用激光拼焊的好处是精确设计、以满足侧碰要求。轮罩处应用激光拼焊的好处是减少模具投入并能够充分利用废料。

连接技术创新 助力轻量化

更新设计后的Audi e-tron车身主要为钢-铝材料，除了传统点焊、胶接、MIG焊外，还应用了激光焊接、搅拌摩擦焊、自冲铆接、无铆连接、卷边等连接方式。

其A柱采用了小规格铆钉铆接技术，铆钉直径由ø5.3mm减小至ø4.0mm，相应的带来了搭接边从22mm减小至15mm。此项技术的应用为A柱部位带来高达40%减重效果。

更新设计后的Audi e-tron

较上一代车型的主要优势

① 使用了铝制顶盖，较钢制顶盖零件减少6个，减重41.8%。

② 使用热成形钢及7系热成形铝合金，有效提升了安全性。

③ 使用了辊压技术，减少零件数量，降低总成重量。

④ 使用了激光拼焊技术，优化设计，有效利用废料从而降低成本。

⑤ 使用小规格型号铆钉，减小搭接边宽度，实现轻量化。

展望

虽然此ECB上的报告不是主机厂的量产车型，但是它带来了前沿的技术信息。Alumobility的研究工作，紧跟轻量化技术趋势、结合其技术资源应用于开发现成的解决方案以提供给主机厂。

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