在全球提倡汽車節能減排、環保法規日益嚴苛的大環境下,汽車工程師們表示壓力很大,于是,他們想出了最直接、最有效的節能方法——為汽車減重,也就是汽車輕量化。目前,主流汽車輕量化材料包括鋁合金、碳纖維、高強度鋼材等等。那么我們就挑“出鏡率”最高的鋁合金來說,先來看看哪些車企已經應用了相關技術。
路虎
路虎去年推出了全新路虎攬勝運動版,該車相比前一代車型減重了420千克。其中,光底盤就比上一代輕了39%。
路虎將車身的鋼材料替換為鋁合金材料,并采用承載式車身,這在SUV上是首次應用。相比上一代的鋼制車殼體,它減輕了180千克(397磅)的重量,減輕比重高達39%。車殼體僅僅比寶馬的Mini Countryman重了12千克(26磅)。前副車架采用鋁合金材料鑄造,比鋼板材料輕了14千克(31磅)。后副車架采用單件空心鑄件,減輕了15千克(33磅)。更輕的重量讓懸架的負擔更少,帶來好的操控性,并且加速能力也得到提高,也有助于提供更好的燃油經濟性。
克萊斯勒
2013年10月份,克萊斯勒汽車公司投資390萬開展了一項由加拿大政府支持的車用輕量化金屬材料的項目研究。
該項目主要研究可用于車輛應用的鋁合金和鎂合金。克萊斯勒汽車公司材料工程機構高端輕型材料小組負責人Steve Logan當時表示,新型輕質材料研究小組正在努力研發尋找可用于汽車車身、底盤以及汽車車門防撞鋼梁的新型輕質材料,目標是減輕整車零部件重量40%。
福特
今年6月,福特發布了一款輕量化概念車(Lightweight Concept vehicle),通過多種先進材料的混搭,將一輛2013款Fusion原型車的重量減少至了標準重量的25%,也就是說與一輛福特嘉年華重量相當。這款概念車是美國能源部支持下的多材料輕量化汽車項目(Multi-Material Lightweight Vehicles project)的第一階段(Mach-I)展示成果。而第二階段(Mach-II)的目標是在沒有架構約束的條件下,將一輛2002款福特Taurus車型減重50%。
項目第一階段從去年一季度啟動,預計將在今年第三季度完成。據福特表示,第二階段項目也已經入CAE(計算機模擬輔助)階段。
第二階段中,工程師需要將重達1523千克的2002款Taurus減重50%至761千克。據福特研發部門負責人David Wagner在美國能源部年度績效評估大會上(DOE Annual Merit Review)表示,要實現第二階段目標,或許需要犧牲一些空間和成員的舒適性,例如舍棄空調系統等。另外,車輛操控和駕乘性能也會有所下降。
奔馳
今年7月,奔馳發布了新C級轎車,新款C級的設計主題是Agility(敏捷)和Intelligence(智能)。該車白車身的48%使用鋁合金材料,使車身重量減輕了70千克。外板和骨架均使用了鋁合金。外板方面,除了后圍側板,前后蓋、擋泥板、車門及車頂均由鋁合金制成。另一方面,雖然骨架多為鋼板制造,但前后安裝懸掛系統減振器的部分均由鋁壓鑄材料制成。使用了9個大尺寸鋁壓鑄部件,與鋼板接合時使用了被該公司稱作“ImpAct(Impulse Accelerated Tacking)”的鉚釘。這種鉚釘采用類似釘子、釘入部分刻有細小螺紋的形狀,從一側高速釘入來接合重疊的鋁材和鋼材。
其實,近年來采用鋁合金為車輛減重的車型還有很多。但在我們“沉迷”于鋁合金的輕質特性時,也應該更理性、更全面地看待這樣一種新型材料,它也有其固有的缺陷。
鋁合金的優劣勢大致可歸納為以下幾點:
優點:
1、比傳統鋼材質量輕,可令汽車大幅減重
2、散熱性能好
3、間接提升車輛操控性
缺點:
1、防撞性能不及鋼材(尤其是高強度鋼)
2、鋁材料一旦磨損、變形,則不可逆,需要完全更換面板,成本高
3、鋁材與其他金屬材料結合比較困難
綜上,其實鋁合金在汽車中的應用并沒有那么容易普及,在材料結合工藝和成本控制方面尚未成熟。而目前,例如VAMA之類的汽車鋼板企業所提供的高強度、超高強度鋼在密度上已經與鋁材相差無幾,且抗拉、抗壓強度要優于鋁材。因此,鋁材能否真正成為主流汽車輕量化材料并不能這么早下結論。