全鋁車(chē)身不考慮成本設(shè)計(jì)是否變得容易？|當(dāng)前快看

當(dāng)聽(tīng)說(shuō)全鋁車(chē)身概念的時(shí)候，心中想當(dāng)然地掠過(guò)一個(gè)想法：與鋼相比，鋁合金密度低、比強(qiáng)度高，既然像狂派玩家一樣使用了更昂貴的材料，那么全鋁車(chē)身設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)含量肯定高不到哪去，有什么好吹噓的呢？

01、汽車(chē)輕量化與鋁合金材料

【資料圖】

汽車(chē)每減少10%的重量，可以大概減少6-8%的能耗(更節(jié)能)、減少5%制動(dòng)距離(更安全)、減少8%加速時(shí)間(更高性能)。

所謂輕量化，就是保證碰撞安全性能的前提下，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、輕質(zhì)材料、成型工藝、連接技術(shù)等4個(gè)方面來(lái)降低整車(chē)重量。也就是說(shuō)，采用鋁合金等輕質(zhì)材料，只是輕量化系統(tǒng)工程的其中一環(huán)，而不是全部。

當(dāng)然，這4個(gè)環(huán)節(jié)并不是同等重要的，業(yè)內(nèi)正在經(jīng)歷著從早年“材料是基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)是龍頭、工藝是紐帶”技術(shù)路線，向“以新材料應(yīng)用為導(dǎo)向，解決新材料應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)和工藝問(wèn)題”的轉(zhuǎn)變。

也就是說(shuō)，“輕質(zhì)材料”是輕量化4個(gè)環(huán)節(jié)中最重要的一個(gè)。而鋁合金作為工業(yè)常見(jiàn)金屬材料，密度是鋼的1/3，同時(shí)具有較高的比強(qiáng)度、很好的擠壓性、很強(qiáng)的耐腐蝕性和高度的可回收性，是輕質(zhì)材料的絕佳選擇(鈦合金與鎂合金暫不討論)。因此，說(shuō)起輕量化必談全鋁車(chē)身，也就不足為奇了。

既然鋁合金這么好，奧迪早在20年前就將全鋁車(chē)身應(yīng)用在量產(chǎn)豪華車(chē)型A8上。回到國(guó)內(nèi)自主品牌，直到2012年的上汽榮威950才在鋁機(jī)蓋、前后防撞梁上有少量的應(yīng)用，足足晚了20年。

自主品牌大多走的是鋁蓋+防撞梁→鋁覆蓋件→全鋁車(chē)身的技術(shù)路線，甚至直到今天大多還是第一步。這是為什么呢？

除成本因素外，應(yīng)用全鋁車(chē)身是否還存在其他難點(diǎn)呢？

02、全鋁車(chē)身的應(yīng)用難點(diǎn)

武俠世界中的頂級(jí)裝備/秘籍，分為兩種。一種是像軟猥甲、凌波微步這樣的，不依賴于使用者的資質(zhì)，只要穿上用上就能發(fā)揮巨大作用；另一種則是像乾坤大挪移神功，威力更大，但若使用者修為不夠，則可能走火入魔，反為其害。

那么全鋁車(chē)身呢——如果鋁合金不要錢(qián)、隨便用，是不是就一定能用出好效果呢？深入研究之后，我發(fā)現(xiàn)并非如此。除成本之外，全鋁車(chē)身的應(yīng)用還存在三大難點(diǎn)：材料特性認(rèn)知、成型工藝與連接技術(shù)。第一點(diǎn)，材料特性認(rèn)知不足根據(jù)日本的JISH4000標(biāo)準(zhǔn)，鋁合金材料按1000-7000分成七大類(lèi)，也就是常說(shuō)的5系鋁、6系鋁、7系鋁等。不同的鋁合金特性差異很大，適合用在不同的位置。咱們以寶馬新X5為例：

5000系是鋁鎂合金(圖中的AlMg3、AlMg4等)，固溶于鋁基體中，形成固溶強(qiáng)化效應(yīng)，是一種熱處理不可強(qiáng)化的鋁合金，具有良好的腐蝕性和焊接性能。通常應(yīng)用于強(qiáng)度要求不高，形狀復(fù)雜，對(duì)外觀品質(zhì)要求較低的覆蓋件內(nèi)板、空氣清潔罩、擋泥板、承載地板，其中5038與5183兩個(gè)型號(hào)的應(yīng)用最廣泛。

6000系是鋁鎂硅合金(上圖中的AlMgSi、AlMg0.4Si1.2等)，具有較高的強(qiáng)度、較好的塑性和優(yōu)良的耐腐蝕性，是最主流的車(chē)用鋁全金材料，通用應(yīng)用于頂蓋、行李箱蓋、車(chē)門(mén)等車(chē)身結(jié)構(gòu)件。

7000系合金以鋅為主，有時(shí)要添加少量鎂、銅。擁有媲美鋼材的硬度、焊接性能好，可熱處理強(qiáng)化。主要應(yīng)用于航空航天，說(shuō)是“航空鋁合金”，倒是一點(diǎn)也沒(méi)吹牛。

如果采用傳統(tǒng)的高強(qiáng)度鋼作為車(chē)身的主要材料，那么主機(jī)廠可以通過(guò)供應(yīng)商、招聘員工、歷史資料等多種渠道來(lái)獲得技術(shù)知識(shí)，加快車(chē)身的研發(fā)進(jìn)程、縮短研發(fā)周期。

那如果采用全鋁車(chē)身呢？對(duì)給主機(jī)廠帶來(lái)巨大的難題：國(guó)內(nèi)鋁合金材料的供應(yīng)商比較少、經(jīng)驗(yàn)不足；初創(chuàng)企業(yè)沒(méi)有歷史資料；國(guó)內(nèi)也很難招聘到全鋁車(chē)身技術(shù)專家。更不用說(shuō)，**車(chē)型上的鋁合金用量高達(dá)96%，超過(guò)奧迪A8成為歷史新高；為了實(shí)現(xiàn)335kg的車(chē)身輕量化目標(biāo)，航空7系鋁也是第一次應(yīng)用在汽車(chē)上，它的材料特性表現(xiàn)如何，誰(shuí)也沒(méi)有十足的把握。別說(shuō)在全鋁車(chē)身發(fā)展較慢的中國(guó)了，就是放眼全球，全鋁車(chē)身設(shè)計(jì)也是一個(gè)難題。

面對(duì)上述難題，蔚來(lái)的解決方法是：從基礎(chǔ)的材料特性研究做起，來(lái)彌補(bǔ)對(duì)鋁合金的認(rèn)知缺失。

在安全體驗(yàn)日現(xiàn)場(chǎng)，備選材料A與材料B從數(shù)值來(lái)看均滿足要求，但在材料特性試驗(yàn)中，材料A出現(xiàn)斷裂、表現(xiàn)不穩(wěn)定、吸能效率低，而材料B未發(fā)生斷裂、穩(wěn)定折疊、吸能充分，因此最終選用了材料B。

這些試驗(yàn)便是應(yīng)用全鋁車(chē)身的代價(jià)。

造車(chē)新勢(shì)力的研發(fā)流程本來(lái)就被縮短，為了應(yīng)用全鋁車(chē)身又憑空增加了不少工作量，參與這項(xiàng)工作的工程師們，真的可以說(shuō)是壓力山大。難怪在會(huì)后的單獨(dú)交流中，Pere表示蔚來(lái)ES8的全鋁車(chē)身設(shè)計(jì)能夠保證質(zhì)量、按時(shí)完成，是一項(xiàng)值得驕傲的成就。第二點(diǎn)，鋁合金的成型工藝不同對(duì)全鋁車(chē)身來(lái)說(shuō)，不僅材料特性是全新的，材料的成型工藝也是全新的。鋁合金的主要成型工藝包括鑄造、擠出、沖壓。如下圖表征了材料的強(qiáng)度與延展性之間的關(guān)系，延展性越高，則成型難度越小。我們可以看到，與3代高強(qiáng)度鋼材料相比，7系鋁的延展性幾乎墊底，成型難度很高。

第三點(diǎn)，鋁合金的連接技術(shù)

因鋁合金熔點(diǎn)低、熱導(dǎo)率高、表面易氧化等特性，鋼材料上廣泛應(yīng)用的電阻點(diǎn)焊技術(shù)，在鋁合金上有時(shí)候就不太好用了。為了應(yīng)用全鋁車(chē)身，把主流的鋁合金連接技術(shù)都用了一遍(如下圖)。

所以說(shuō)，應(yīng)用全鋁車(chē)身真的不容易，不僅材料特性需要重新試驗(yàn)研究、成型工藝需要重新設(shè)計(jì)，就連連接工藝也變得復(fù)雜很多。

講到這里，文章題目的問(wèn)題就能回答了：如果全鋁材料隨便用，車(chē)身設(shè)計(jì)并不會(huì)變得更簡(jiǎn)單，而是會(huì)變得更有挑戰(zhàn)性。

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