全鋁車身如此“高級”,為什麼難以普及?

最近一段時間,關於鋼體車身和全鋁車身的問題再一次被大眾所關注,畢竟車身結構取材是對駕乘者最核心的保障,一款車身用料極差的車型無疑等同於一塊豆腐,在發生事故時車內人員的傷亡率也呈直線上升。但相對的,至今為止關於鋼體車身和全鋁車身的爭議不斷,當中主要還是源於這兩種不同材質所帶來的車身特性差異,孰好孰壞成為了爭論的重點。那從技術和實際應用的角度來說,鋼體車身和全鋁車身兩者到底誰更優秀一些呢?

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鋼體車身顧名思義就是車身的主要用料為鋼,但目前車身結構用鋼也分為很多種,當中就包含普通鋼、高強鋼、超剛強鋼、熱成型鋼,不過即便是鋼體結構裡也會在某些特殊部位用到鋁合金材質進行組合;只是相比鋼材質,鋁合金材質的佔比要低很多。所以在這裡我們要區分好鋼體結構並非全車不存在任何一丁點鋁合金材質,同理,全鋁結構也是如此,重點是看結構本身所需成本和結構部位所需材質的合理性。

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但不同的鋼材質也有著不同的強度等級(普通鋼

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但鋼體車身除了駕駛艙會用到熱成型鋼外,其它部位基本採用其它鋼材質,例如車門、引擎蓋、後備箱、車頂、保險槓等。但在車身架構內,越靠近駕駛艙所採用的鋼材強度等級越高。但鋼材之於汽車有一個非常致命的缺點,那就是其自重較大,因此造出來的汽車在車重方面也比較高。汽車廠家為了能解決這方面的問題,研發出了鋁製車身結構。

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這裡的鋁製車身所提到的鋁是鋁合金,而非純鋁,這點千萬不要誤解了。鋁合金相對於鋼材,其最大的優點的就是質量輕;有十分確鑿的數據表明,整車質量降低10%可以讓燃油效率提高6%到8%左右,在車身製造中的鋁的應用可以使車輛減小20-30%重量,可以減少10%的燃油消耗,這意味著每百公里節省0.5升燃油。對於一臺生命週期長達二十萬公里的汽車而言,這是一個非常可觀的數據。這個優勢放在如今的電動車上同樣適用,減重相當於使電量更多的服務於續航里程,讓電動車跑的更遠。


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但鋁製車身也並非全部採用鋁合金用料,即便是全鋁車身也是如此,這些說法只是針對鋼體車架而言,它們所採用的鋁合金佔比要高出不少。而且在強度上,鋁合金的強度能達到5-600Mpa以上,強度僅次於優質鋼材,所以應用起來也能讓人比較放心。只不過在受力大的部位用鋁合金是不夠理智的,畢竟它的強度不能高過高強度的鋼材,所以“全鋁車身”其實也會在容易受力的部位添加進高強度的鋼材,這樣才能提高整車的安全性。

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鋁合金車身的優勢很明顯,那就是它的重量更輕,能夠滿足汽車輕量化需求,以此達到降低油耗和提升車輛性能的表現,因此鋁製車身也會應用在賽車比賽中,但如果想要做到極致的輕量化,更多會運用到碳纖維材質。而且鋁合金相比鋼材而言,鋁合金還有個相當明顯的優勢,它有著對紫外線的不透光性,對水和氣體的不滲透性,沒有氣味和無毒,使它成為一種無汙染的材料,同時還是一種可循環的環保材料。而且鋁合金的能量吸收性能也更高一些,使它能夠成為一種製造車身變形區的理想材料,以增加車身的被動安全性;簡單而言,在發生碰撞時,鋁合金車體的變形性要比鋼低得多。


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但相對的,鋁合金車身結構的缺點也非常明顯,這同樣源於鋁合金本身獨特的物理化學性能。首先是關於鋁合金車身的拼接難度,如果要對鋁合金進行焊接處理,其難度要比鋼高出許多,首先是因為鋁具有強氧化能力,在接觸空氣後極易生成緻密緊實的二氧化鋁薄膜,其熔點高達2050°C,遠高於鋁合金的熔點。其次是鋁合金的導熱係數和比熱容約比鋼高一倍多,在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導到基體金屬內部,因此焊接鋁合金比焊接鋼要消耗更多的熱量。除此以外,鋁合金在焊接時還會面臨熱裂紋傾向性大、容易產生氣孔和無色澤變化等問題,因此相比鋼而言,鋁合金車身的製作工藝更為繁雜,難度係數也更高,隨之而來的當然也是大量的人工和能耗成本。


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相對的,也有廠家避開了鋁合金的焊接難點採用另一種拼接方式來製造鋁合金車身,例如奇瑞捷豹路虎採用的自衝鉚接技術,通過伺服電機提供動力將鉚釘直接壓入待鉚接板材,待鉚接板材在鉚釘的壓力下和鉚釘發生塑性形變,成型後充盈於鉚模之中,從而形成一種全新的板材連接技術。


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最後就是關於維修成本問題,這也是全鋁車身在實際應用中最大的弊端,採用全鋁車身的車輛一旦發生碰撞,金屬變形扭曲,由於加工工藝特殊性,維修成本也要比傳統材料高出許多。同時由於修復工藝也十分複雜,4S店基本不可能完成大規模修復,往往令全鋁車身不經修復就直接報廢。

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從優點來看,全鋁車身佔據了重量低的優點,這點對於汽車而言尤為重要。正所謂馬力增10匹不如車重減10斤,越輕的車提速越快,同時在過彎時發生的傾斜也越小,而且在同等強度下,越輕的車越安全,反之車身越重,其產生的慣性越大,在出現事故後承受的衝擊力就越大,駕乘者所受到的傷害越高。由此可以看出全鋁車身在安全、性能和實用性等方面確實有著更突出的表現。

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但從用料成本、製造難度和維修成本來看,全鋁車身結構真的不是一般人能夠承擔的,所以它一般只會放在高端品牌車型或性能車上,而且在汽車保險行業中,全鋁車身的保費會比普通鋼體車身更高一些,所以當你在覬覦這類車身結構的時候,還是先看看自己的錢包吧。



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