曾经我们认为车越重越安全,这个理念甚至到现在仍有人坚持,随着科技不断优化和提升,车也变得越来越轻、全铝车身、碳纤维车体越来越被广泛使用。前不久,麦格纳举办线上发布会,在未来“轻量化”依旧是研发目标,“轻”无止境。
曾几何时,我依稀记得身边人都会说,买车一定要买车身重的,因为安全!“车越重越安全”这个理论,我相信很多人都听过,而且属于根深蒂固的理论,但其实呢,车身安全主要是车体结构、材料主导。
所以很多人在跟我说“车越重越安全”的时候,我都会说:为啥超跑一个比一个轻,为什么F1赛车在保证车重限定内,尽量轻量化。赛车有一句名言:多十匹不如轻一斤!所以,车身轻量化越来越被重视。
曾经很多豪车会采用全铝车身、碳纤维车体,而现在这项技术也逐渐普及,因为车身轻量化后的优势非常明显,尤其是在驾驶层面,车重降低操控提升,制动距离缩短。
此外,车身重量降低后,也会让能耗降低,有数据显示,燃油车车重每减少10%,油耗就能降低7.5%-9%;电动汽车车重每减少10%,续航里程就能提高5.5%。
前不久,麦格纳在线上直播时就展示了其轻量化创新设计方案,目前车身底盘轻量化主要通过工艺、材料和设计来进行,而使用工艺采用轻量化的品牌毫无疑问是特斯拉。
尽管市面上有很多碳纤维车体,比如大家熟悉的宝马iX M60、奔驰AMG-GTR、迈凯伦等,但它们的价格都比较昂贵,而特斯拉在2019年则是将轻量化一体压铸技术进行了大面积普及,2020年应用在Model Y上。
特斯拉通过大吨位压铸机将单独、零散的零部件高度集成后一次成型压铸成大型车身结构件。相较于传统的冲压焊接,一体化压铸的优势在于降本增效,因为其无需先冲压出零部件,再经焊接和总装后制作成结构件,而是直接将零部件一次压铸成型,省去了中间的步骤。
当然,一体化压铸最大优势还是在减重,采用一体压铸技术可使车身减重约10%,由此续驶里程提升约14%。在特斯拉之后,大众、奔驰、蔚来、理想、小鹏等都在尝试这种工艺。
材料方面,以特斯拉Model X距离,车身采用全铝取代钢材,相比钢材,铝的密度更低,一辆钢制中型汽车的白车身重量约为300-400公斤,采用铝合金车身可以降低30-40%重量。
目前,特斯拉还在使用钢铝混合金属材质,高强度钢具有疲劳寿命长、吸收碰撞能力高、强度高、弹性变形面积大等优点;铝材料本身具有更好的金属延展性,吸能能力高于传统钢材,同时还能保证车身减振、散热等性能。通过钢铝混合应用,特斯拉在轻量化、车身强度和成本上达到平衡。
而设计层面呢,特斯拉通过优化车身结构来实现减重。比如在Model S上,取消了空气室下板,用塑料板代替钢制空气室下板进行流水,不仅增加了内部的布置空间,还达到减重40%的效果;此外,无框车门相比辊压车窗和冲压车窗均明显减重。
当我们了解了车身如何通过不同途径来进行减重,那么,也就能知道麦格纳最新5项车身底盘轻量化技术,到底表现怎样。
5项技术包括:五空腔单元防撞梁、热成型一体式门环、一体高压铸铝技术、高压铸铝副车架、碳纤维复合材料副车架。
防撞梁大家都了解,常见的防撞梁以热成型型钢冲压而成,有“日”字形、“目”字形截面,麦格纳的五空腔单元防撞梁的空腔大小和空腔板材壁厚都可以调整,以符合整车布置需求。材料方面,这种防撞梁可以采用6000-7000系列铝型材制造。
汽车侧面不仅只有一层钢板,还有侧围内板、内部加强件以及车身侧围外覆盖件焊接而成。
麦格纳最新的热成形一体式门环,根据车身设计的强度和刚度要求,通过激光焊接技术把不同厚度、不同材料的薄钢板焊接在一起,之后再进行热冲压。相较于传统的门环设计,可实现减重20%,并且降低零件综合成本,简化制造流程。
刚才提到了特斯拉Model Y就采用轻量化一体压铸技术,而麦格纳后续将一体式高压铸铝技术延伸至底板、电池盒、副车架等等,从而大幅减少车辆零件数量,整体重量减少高达25%。
麦格纳目前采用铝、碳纤维等来替代钢,以达到车身减重的效果,而高压铸铝副车架,相比钢制副车架,减重可达20%~30%左右,麦格纳与福特合作的碳纤维复合材料副车架则更进一步,原钢制车架的重量是26.3KG,优化后的铝制车架重量是21.1KG,而碳纤维复合材料副车架重量仅为18.8KG。
小结
可以预见在未来,轻量化仍是主要研发方向,通过轻量化来提高车辆节能效率、提升续航能力,从而达到更轻、更快也更节能。人们常说“ 汽车是集工业大成者”,新的材料、新的研发和制造,都会让汽车行业、零部件领域带来新一轮提升。
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