隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,造車的新材料以及新工藝不斷涌現(xiàn),尤其是鋁合金越來(lái)越多的運(yùn)用,相比五、六十年前,如今的汽車平均重量下降了50%,同時(shí)安全系數(shù)得到了大幅提升,因此,整車輕量化已經(jīng)成為趨勢(shì)。

為什么車身重量更輕的同時(shí)安全性能又得到提升呢?這是因?yàn)殇X合金的材質(zhì)特性所致。鋁合金雖然密度更輕,但是比強(qiáng)度和比剛度都要比鋼鐵的更高,以前更多運(yùn)用在航空航天等尖端科技領(lǐng)域。

鋁合金性能這么優(yōu)秀為何“全鋁車身”普及率并不高呢,首先是加工、焊接以及連接難度高,造成成本過(guò)高。二是如果發(fā)生事故,鋁合金車身覆蓋件很難鈑金修復(fù),造成后期維保成本過(guò)高。三是同體積下,鋁的強(qiáng)度小于鋼。車身上有“重點(diǎn)”部位的形狀是大體固定的,所以安全性能上也略遜于鋼。那么如何找到車身材料使用的最優(yōu)解呢?

如今已經(jīng)有很多高端車型開(kāi)始采用結(jié)合“鋼”“鋁”兩種材料優(yōu)點(diǎn)于一身的——鋼鋁混合車身結(jié)構(gòu)。例如奔馳G-class、全新奧迪A8、保時(shí)捷Macan以及特斯拉Model 3等豪華新能源車型都采用了這種車身結(jié)構(gòu)。從眾多豪車可以窺探出,鋼鋁混合車身不僅是未來(lái)的大趨勢(shì),并且成為了高級(jí)感的象征。國(guó)內(nèi)新能源市場(chǎng)新星ARCFOX推出的首款量產(chǎn)車ARCFOX αT就采用了鋼鋁混合車身結(jié)構(gòu),那么它是怎樣做到的呢?

鋼鐵臂膀 煉就不敗之身

作為一款破界而出的車型,ARCFOX αT的車身采用了多材料混合的“上鋼下鋁”創(chuàng)新概念,以“合適的材料應(yīng)用于合適的位置”充分發(fā)揮鋼和鋁優(yōu)勢(shì)。

車身作為乘員艙,最重要的一點(diǎn)就是如何在發(fā)生碰撞時(shí)吸收沖擊能量,保證乘員生存空間,基于此點(diǎn),車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是整體越牢固越好。所以一副安全的車身需要同時(shí)兼顧“降低乘員受到的沖擊”以及“保護(hù)座艙空間”,才能使事故中避免或降低傷亡,所以要做到剛?cè)岵?jì)。要做到剛?cè)岵?jì),那么必定要將車身加以分區(qū),該硬的地方硬,該軟的地方軟。

ARCFOX αT的上車身為乘客提供了安全艙,由高強(qiáng)鋼圍成的籠式框架結(jié)構(gòu)顯著提升了車身安全性能,其中在籠式結(jié)構(gòu)最關(guān)鍵的A柱、B柱、中通道等部分均采用了強(qiáng)度高達(dá)1500MPa以上的熱成型鋼,這種熱成型鋼大多被用在坦克、潛艇和航天飛機(jī)上,它的強(qiáng)度是一般超高強(qiáng)度鋼的2倍,是普通高強(qiáng)度鋼材的4倍,每平方厘米能承受15噸以上的壓力。在發(fā)生撞擊時(shí),尤其在正面和側(cè)面撞擊時(shí),可有效減少駕駛艙變形,保護(hù)駕乘人員的安全。

熱成型鋼密度較大,這也意味著大量使用高強(qiáng)度鋼會(huì)導(dǎo)致車身重量增加,那是不是意味著熱成型鋼不利于車身輕量化目標(biāo)呢?答案是否定的,針對(duì)上述的性能敏感區(qū)域來(lái)講,如果單純的考慮使用輕質(zhì)材料或者普通鋼材,如果想要達(dá)到碰撞性能需求,那么勢(shì)必就要增加板材厚度,這會(huì)導(dǎo)致車身重量增長(zhǎng),反過(guò)來(lái),如果在這些區(qū)域采用強(qiáng)度高的熱成型鋼,則不需要料厚值很大就能滿足性能需求,反而會(huì)降低用料重量,從而有利于車身輕量化。

安全減重兩不誤 ARCFOX αT用鋁有玄機(jī)

ARCFOX αT的車身基于ARCFOX全新IMC架構(gòu)打造,其下車身鋁制用材達(dá)到了80%以上。ARCFOX αT的下車身作為底盤(pán)和電池的依托,為了更好的平衡車身重量,讓車更輕盈、更安全、更勻稱,其下車身采用了全鋁結(jié)構(gòu)。高強(qiáng)鋁型材、高壓鋁鑄件和高等級(jí)鋁合金板材的配合使用,在保證安全的前提下讓車身實(shí)現(xiàn)了極致輕量化,并讓上下車身的重量完美地分配。此外,針對(duì)行人保護(hù),前艙機(jī)罩和后背門(mén)也使用了極輕的鋁合金材料。

值得一提的是,車身鋁合金后縱梁結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)多件集成一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),是目前全世界量產(chǎn)車型中尺寸最大的鋁合金鑄件,單件尺寸達(dá)到了1.3 米。給予車身結(jié)構(gòu)更高的剛度和強(qiáng)度。同時(shí)減少了關(guān)鍵位置的連接點(diǎn),提升了整車的安全性能。

為了進(jìn)一步保證車身強(qiáng)度,ARCFOX αT針對(duì)不同位置首次開(kāi)發(fā)出強(qiáng)度更高、碰撞潰縮彎曲角120°以上的擠壓材料,遠(yuǎn)超國(guó)標(biāo)要求,在滿足高強(qiáng)度的情況下,又擁有極佳的碰撞潰縮性能。針對(duì)集成多個(gè)零件的鋁壓鑄件,ARCFOX αT開(kāi)發(fā)二次抽真空高壓壓鑄工藝及專項(xiàng)熱處理工藝,將壓鑄鋁延伸率提升至12%,彎曲角至60°,強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)。

穩(wěn)定抗氧化、耐用也是鋁車身的一大優(yōu)點(diǎn)。雖然鋁本身并不穩(wěn)定,很容易氧化。不過(guò)鋁氧化會(huì)在表面形成一層致密的氧化層,并且與基體牢固結(jié)合,穩(wěn)定性很高能對(duì)鋁基體形成嚴(yán)密的保護(hù)。并且在濕潤(rùn)大氣環(huán)境下,這個(gè)保護(hù)層能夠增厚。所以大量鋁制零部件的使用也有效地提升了車身的防腐性能,延長(zhǎng)了車輛的使用壽命,可以實(shí)現(xiàn)10年無(wú)任何造成功能損失的腐蝕破壞。

像ARCFOX αT這種下車身采用更輕質(zhì)的鋁合金,上車身采用高強(qiáng)度鋼的車身,可以更好實(shí)現(xiàn)整車上下重量的完美配比,從安全性、操控性、舒適性等多個(gè)方面為消費(fèi)者帶來(lái)價(jià)值。可以說(shuō),鋼鋁混合車身很好地延續(xù)全鋁車身輕量化特點(diǎn)的同時(shí),又平衡了全鋁車身的生產(chǎn)成本以及日后的維修成本,同時(shí)讓車身結(jié)構(gòu)也更加安全,這也是為何豪車都選用鋼鋁混合車身的終極秘密。