無論汽車制造未來的發(fā)展怎樣,車身輕量化都會(huì)是永恒的話題,它的意義絕非只是減掉幾百公斤負(fù)擔(dān)的問題,更重要的是關(guān)乎著汽車駕控性、碳排放以及制造產(chǎn)業(yè)鏈等多層面的關(guān)系。9月8日,捷豹全新XE車型正式發(fā)布,這也是其在鋁合金材質(zhì)應(yīng)用方面交出的最新答卷。本期《汽車達(dá)人秀》我們就來說說這個(gè)高密度鋁質(zhì)車身。
《汽車達(dá)人秀》是由鳳凰汽車出品的一檔汽車新技術(shù)解讀欄目,這里有最前沿的汽車圈時(shí)尚科技,這里也有機(jī)械制造領(lǐng)域里的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。我們喜歡精美的圖片和詳實(shí)的文字,我們討厭雜亂的數(shù)據(jù)和枯燥的說教。九游官方入口鳳凰汽車的技術(shù)解讀欄目,每周五如期上線 。
就像賓利熱衷于天然牧場養(yǎng)牛,勞斯萊斯“科考隊(duì)”細(xì)心研究樹木紋理一樣,來自英國的捷豹品牌也是個(gè)不折不扣的材料專家,以至于全世界都知道他們善用鋁材造車。對(duì)于捷豹來說,用鋁合金材質(zhì)生產(chǎn)汽車可以追溯到1950年左右,早在第一代XK-XK120車型的概念車款上就提出過全鋁車身框架的概念。
不過受到當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝和成本的制約,量產(chǎn)版XK120最終還是使用了鋼制車架,但諸如車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等卻采用了鋁材制造,憑借著更輕的整備質(zhì)量和流暢的車身線曾創(chuàng)造了多項(xiàng)速度記錄,也成為英國老爺車愛好者心中備受追捧的車型。
關(guān)于捷豹XE的車型介紹,可以參考《捷豹XE/XE S解析 運(yùn)動(dòng)魅力再次蔓延》這篇文章,本期內(nèi)容不再累述,但這里想針對(duì)鋁合金車身多說兩點(diǎn)。首先,捷豹XE應(yīng)用的全鋁車身更準(zhǔn)確的應(yīng)該稱之為:高密度鋁制單體殼式車身,叫鋁質(zhì)車體并不是說車身全部是由鋁合金制造的,只是鋁材占車體應(yīng)用材料的比例超過了70%,相應(yīng)的,高強(qiáng)度鋼材和再生塑料也有使用。
另外,讓它區(qū)別于一般鋁合金車身,主要是因?yàn)樗鼞?yīng)用了RC 5754再生鋁,這是一種新型強(qiáng)化鋁材,在車輛報(bào)廢后,這種材料的回收再利用率也會(huì)更高。捷豹對(duì)此雄心勃勃,并計(jì)劃到2020年前達(dá)到生產(chǎn)使用的再生材料占到75%以上。
回到主題,為什么使用鋁合金材料制造車身結(jié)構(gòu)?最重要的是輕,確實(shí)很輕!數(shù)字顯示:捷豹XE應(yīng)用了新型RC 5754再生鋁材質(zhì)后,白車身的重量僅為342kg,這是一個(gè)相當(dāng)輕量化的數(shù)字。得益于此,捷豹XE的最低整備質(zhì)量也被控制在了1474kg,作為一輛中型車這個(gè)質(zhì)量更接近于緊湊級(jí)水平。更重要的是,輕盈的車身質(zhì)量讓捷豹XE擁有更出色的燃油經(jīng)濟(jì)性,參考官方的說法:得益于輕量化車身和空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì),捷豹XE的燃油經(jīng)濟(jì)性超過75英里/加侖。我們簡單換算下,其油耗約為:3.76L/100km,碳排放也控制在了100g/km。
說到這里我們有必要介紹下前文反復(fù)提到的RC 5754再生鋁,它是一種利用回收材料再生的鋁合金材質(zhì),物理特性更穩(wěn)定,同時(shí)抗扭剛度也更高。但這不是說捷豹XE整個(gè)車身都用的這種材料,主體部分依舊使用的是6000系列鋁合金材質(zhì)(變形鋁合金通??煞譃?000系列、2000系列...9000系列,其中1000系列最接近純鋁,5000和6000系列均為鋁鎂合金,不同之處在于6000系列是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品,并增加了硅元素,其抗腐蝕性、可塑性更好且容易涂層,因而多用于汽車制造),另外在防撞梁等位置還使用了AC600超高強(qiáng)度鋁合金,這種材質(zhì)早前也在F-TYPE車型上使用過。
對(duì)于鋁合金車身來說,不僅僅是對(duì)工廠的制造精度要求更高,板材之間的拼接也是一項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)。原則上鋁合金部件并不像鋼鐵材質(zhì)那樣易于焊接,但也不是不能焊,比如奧迪的全鋁車身使用的就是MIG激光焊接技術(shù)連接車身框架的;相應(yīng)的,捷豹使用的是無鉚釘接+環(huán)氧樹脂粘接方法,相比于焊接,這種接合方式耗能更低,強(qiáng)度穩(wěn)定性也更好。
事實(shí)上,鋁合金的冶煉技術(shù)一直都沒有擺脫高耗能的問題。最基本的,電解鋁過程就需要消耗大量電能,因此生產(chǎn)相同數(shù)量鋁合金過程中所產(chǎn)生的碳排放往往要大于鋼鐵生產(chǎn),而使用再生鋁材后,能夠顯著降低能耗,捷豹XE也是世界上第一款使用新型高強(qiáng)度鋁材RC5754的車型。
鋁合金部件比鋼質(zhì)更輕,鍍膜處理后的抗氧化性、動(dòng)能吸收方面也要更好,同時(shí)易于回收。盡管伴隨著制造技術(shù)的提升,添加合金元素的鋁質(zhì)部件已經(jīng)可以在強(qiáng)度上媲美鋼材,但其物理特性導(dǎo)致的難于維修問題確實(shí)是存在的。為此,捷豹工程師的做法是:全新XE的四個(gè)車門和行李廂蓋依舊用鋼質(zhì)部件。
應(yīng)該說,捷豹XE車型能夠在新型鋁質(zhì)材料應(yīng)用上再做第一個(gè)“吃螃蟹”的,勇氣和誠意是毋庸置疑的。同樣無需爭辯的,高強(qiáng)度鋁合金與碳纖維材質(zhì)的大批量應(yīng)用也將徹底改變量產(chǎn)車車體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀。相比于技術(shù)層面的壁壘,目前新型車體材料發(fā)展主要受困于批量供應(yīng)商配套和制造成本,另外,后期使用維護(hù)情況也是有待市場檢驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。也許不久的將來,我們購買的中大型車甚至是SUV車型的重量僅相當(dāng)于現(xiàn)在緊湊級(jí)的水平,同時(shí)兼具更強(qiáng)動(dòng)力表現(xiàn),就像雄獅的體魄配上了鳥兒的骨架。