外國車企爭相上馬全鋁車體出產(chǎn)線

　　跟著 全球能源價錢 上漲與能源欠缺 ，和 人們對環(huán)保的存眷 與要求日趨 嚴厲 ，列國 當局 與組織為削減 汽車尾氣排放對情況 的影響，出臺各種 政策、律例 、尺度 與條例。國外的研究表白，乘人車在城市尺度 道路上行駛時，油耗的85%閣下 為其本身 質(zhì)量所消費 ;整車質(zhì)量下降 10%，可節(jié)油6%——8%;汽車質(zhì)量每減車100kg，可削減 油耗0.3L/100km——0.6L/100km，溫室氣體排放下降 約5g/km。汽車輕量化不是選擇而是必需 做的事，是當局 與企業(yè)必需 做的事。輕量化路子 不過 乎兩條：改變設(shè)計，替換 材料。而今看來，改變設(shè)計的潛力不是沒有，可是油水甚少，最有潛力的是替換 材料，采取 密度比鋼與鑄鐵密度小的材料如鋁、鎂、復合材料等，但當前性價比最高的是鋁，所以當前都在以鋁代鋼上下工夫 ，固然 也在研發(fā)以鎂代鋼與代鋁，但不是主流。例如，以鋁合金庖代 低碳鋼制造車身鈑金件可以使 質(zhì)量減輕50%;用11b(磅)擠壓鋁合金型材可庖代 21bs.鋼，可勤儉 11.7L原油;鋁合金車身布局的強度在鋼布局的相等或更高時，接收 撞擊能的能力比鋼布局的年夜 1倍余，因此 平安 性年夜 為提高。

據(jù)國外有關(guān)研究表白，2021年乘人車(轎車、多用處 汽車MPV、多用處 跑車SUV)發(fā)念頭 罩蓋鋁化率可年夜 于70%，其他籠蓋 件鋁化率也會有較年夜 提高，估計 2021年歐盟、北美、日本汽車車身鋁合金薄板需求量可達1000kt。杜克公司的闡明認為，2021年北美年夜 量采取 全鋁車身的可能性不會年夜 于15%，部門采取 鋁合金車身的可達60%。因而可知 ，在2021年——2021年時代 ，在制造乘人車時年夜 部門汽車公司的主流車身布局采取 夾雜 材料布局，即有鋼、鋁、鎂、復合材料，乃至 還有一些原車裝備 制造廠本來 出力 開辟 全鋁車而今調(diào)頭設(shè)計出產(chǎn)夾雜 材料車。

　　杜克公司展望2025年北美出產(chǎn)的新型客貨兩用車有75%將利用 鋁車身。由以上的介紹可知，乘人小車車身布局的全鋁輕量化有二條線路 ：一條為一步法，將鋼布局一次掃數(shù)變成 鋁布局;另外一 條為二步法，將鋼布局先變成 夾雜 材料布局，再變成 全鋁布局。汽車企業(yè)可按照各自情況選擇合適 本身 的輕量化線路 。

　　國外首要 汽車公司在研發(fā)乘人車車身輕量化方面的概況簡介于下。

　　福特汽車公司

　　福特汽車公司(Ford Motor Company)是世界上成立最早的汽車制造的企業(yè)，也極可能 是2025年之前 汽車用鋁最多的企業(yè)。美國司法 劃定 2025年汽車的平均方針油耗為23.17km/L，為了到達 此方針，各汽車制造廠都在想方想法 多用鋁，減輕車的本身 質(zhì)量。福特公司的F-150車是美國銷量最好的之一，由于 它有高的燃油經(jīng)濟性、堅實耐用、平安 性高、價錢 公道 ，同時它于2021年4月獲得美國公路平安 學會頒布的一級平安 保險，獲此頂級殊榮的汽車僅F-150系列車。獲此證后F-150型車的銷量猛增，一年以內(nèi)上升13%，相當于7萬輛。因而 公司汽車的鋁化就從F-150系列最先 ，改制玉成 鋁皮卡車。

　　決議改變成 全鋁車的樞紐身分 之一是公司把握 了可將沖制鋁合金鈑金件的掃數(shù)邊角廢物 輪回 利用 的手藝 ，下降 了出產(chǎn)本錢 ，每輛全鋁車的售價僅比曩昔 鋼車的貴150美元。廢物 收受接管 工場 為美國鋁業(yè)公司及諾貝麗斯鋁業(yè)公司，每一個 月收受接管 的沖壓廢物 為9072t，比3輛F-150汽車車身質(zhì)量還多一些。

　　鋁在F-150型皮卡車上的出色成功利用，年夜 年夜 提拔 了福特公司擴年夜 鋁利用的決定信念，決議2021年版重型皮卡車F-350、F-450、F-550改成 全鋁車，它們是超等 功能車，是為貿(mào)易 運輸設(shè)計制造的，可以裝更多與更重的貨色 。這類 超等 功能皮卡車鋁底盤-駕駛室總成比鋼制的輕159kg。由于這類 新F系列車鋁底盤駕駛室總成的采取 ，需響應 地提高其他零部件的強度，包羅年夜 年夜 提高了駕駛室下的箱形框架強度，為了出產(chǎn)全鋁超等 F-系列皮卡車，正投資13億美元在福特公司肯塔基州貨車廠扶植 新的出產(chǎn)線。

　　美洲虎蘭德·羅孚汽車公司

　　多年來美洲虎汽車公司(Jaguar Land Rover，JLR)竭盡全力 地研發(fā)鋁在汽車中的利用，成為這方面在全球的領(lǐng)跑者，2003年推出了鋁車身的XJ型高級轎車;2021年，首臺全鋁多用處 跑車(SUV)Range Rover面世;同年，公司初次 出產(chǎn)低本錢 年夜 容量汽車，這僅是此中的幾款車型。2021年晚些時辰，美洲虎汽車公司對外傳播鼓吹 ，2021年將周全 加年夜 鋁在汽車中的用量，不光包羅既有的XF型、XJ型和F-TYPE型車，并且 還有兩款新型車;F-PAC車，它是首款中型奢華 多用處 跑車;XE型車，是一種鋁密集型的緊湊式活動 型轎車。

　　全新的F-PACE及XE型汽車采取 了JLR公司的新型模塊式布局，是用高強度6XXX系合金制造的。車身側(cè)邊為一根擠壓成形的復雜斷面鋁合金整體型材，從而可以使 籠蓋 件板材厚度由1.5mm減薄至只有1.1mm。新的鋁合金模塊布局用的RC5754鋁合金，是JLR公司、諾貝麗斯公司、立異 (英國)公司、其他工業(yè)部門、高檔 院校、基金會等的研發(fā)功效 ，用自攻鉚釘粘接、點焊等將零件毗連成模塊。F-PACE車也是一種全新的面目面貌 ，復合材料背門、鎂合金橫梁、前端托架底盤也是鎂合金的，后地板則是高強度鋼的。

　　美洲虎蘭德·羅孚汽車公司是一家英國公司，所出產(chǎn)的F-PACE及XE兩款車將以2021版汽車登岸北美市場。

　　通用汽車公司

　　按照通用汽車公司(General Motor，GM)的計謀 成長 規(guī)劃，將致力開辟 公司立異 的夾雜 材料(鋼與鋁合金沖壓件、鑄件、擠壓件)車身布局。固然 新的2021卡迪拉克CT6是一款鋁密集型車，但還是 一款夾雜 材料車身車。鋁材零部件質(zhì)量占車身用才的62%，其外板與車身下布局是鋁的，用13年夜 氣壓壓鑄件將鋁合金薄板與擠壓材件毗連起來。為了提拔 強度和加倍 平安 起見，還用了一些鋼制零件。另外 ，在車的后部加了高強度鋁合金保險杠，而前部及側(cè)面的保險杠則是鋼的。這類 夾雜 材料設(shè)計，使公司在出產(chǎn)更年夜 些車的同時，使車的總質(zhì)量比本來 鋼布局車下降了90kg，一舉雙得。

　　CT6汽車布局是用通用汽車開辟 的進步前輩工藝毗連的，如專利鋁點焊手藝 ，不光可以減輕布局質(zhì)量，并且 強度和效力 都有提高和改良。采取 的其他毗連工藝有“激光焊，液流打孔緊固件，自攻鉚接，鋁弧焊，鋼點焊，進步前輩的粘接布局長度達183m。

　　在出產(chǎn)CT6汽車時，通用汽車公司還采取 了獲得 專利的鋼-鋁點焊新工藝，不消 鉚接，將鋁支架毗連到座椅鋼框架上。此工藝利用一種非凡 設(shè)計的脊棱電極作為焊槍觸點，在這方面已具有 19個專利，有硬件方面的，也有節(jié)制 工藝進程 的軟專利。

　　據(jù)稱，CT6卡迪拉克布局是通用汽車公司最進步前輩車身系統(tǒng)，首要 得益于毗連工藝，使得它具有最高的改變 剛度，是一款到達 了最有質(zhì)量效力 的車。通用公司決議投資3億美元在密歇根州底特律-哈姆特拉姆克組裝廠建一些將此工藝轉(zhuǎn)化為出產(chǎn)力的工藝線。諾貝麗斯鋁業(yè)公司加拿年夜 金斯頓軋制廠向該廠供給ABS(汽車車身薄鋁合金板)。

　　通用汽車公司除投巨資改擴建底特律-哈姆特拉姆克組裝廠的鋁合金車出產(chǎn)線外，還投資8.77億美元對美國的三個皮卡車制造廠進行完全 的年夜 范圍 改擴建，使其盡快出產(chǎn)鋁密集型車，扶植 一些新的組裝線、車身焊接車間、涂漆線，以出產(chǎn)新一代的希爾弗拉多皮卡車與多用處 跑車。通用公司傳播鼓吹 ，這些項目完成后，和 今后 一些新的技革項目陸續(xù)投產(chǎn)，公司出產(chǎn)的汽車就一步一步地知足 相干 的燃油尺度 與律例 要求。

　　奧迪汽車公司

　　德國奧迪汽車公司(Audi)是一家久負盛譽的全鋁汽車設(shè)計制造者，早在1993年全鋁車身A8就已面市，它的奧迪空間構(gòu)架(Audi Space frame,ASF)是全鋁的，由擠壓型材、壓鑄件、激光焊接的鈑金件與薄鋁板沖壓件組裝而成。自此今后 ，ASF在奧迪公司出產(chǎn)的一系列車上獲得 利用，如A2、A8、S8、TT及TTS型，它們或是單一鋁材的，或是夾雜 材料的。

　　新型的Audi R8型活動 車(圖4)用的夾雜 材料ASF，它的質(zhì)量僅20kg，它的車身是用批量出產(chǎn)的，用材為70%鋁合金與13%碳纖維加強 塑料。車的前端是專業(yè)焊接的，中部地板與后端由鋁合金鑄件與擠壓型材組成，然后由機械 人在室溫下將它們毗連，用半空心沖制鉚釘、實心鉚釘與米制自攻螺釘毗連。車身脊骨是用高強度復合材料CFRP制造的，在鋁與復合材料之間填以密封材料，以防接觸侵蝕 。R8 Spider(高機能 賽車)的車身布局與R8型活動 車的溝通 ，都是德國內(nèi)卡蘇姆(Neckarsulm)制造廠出產(chǎn)的。

　　2021年板Audi A4及A4 Avant的車身及動務傳動系為夾雜 材料布局，布局件材料為鋁、高強度鋼和鎂，但根基 材料是鋁合金。固然 這兩款車的尺寸有所加年夜 ，但其質(zhì)量年夜 年夜 下降，使其成為這類車的最輕者，全得益于鋁的利用。曩昔 的A4車的首要 布局材料為鋼，僅發(fā)念頭 罩是鋁的。2021 Audi A4的布局由夾雜 材料件組成，前圍板下的很多 零件都是用鋁合金擠壓材與薄板制的，前支柱(Front strut)、D-立柱(Pillar)上端節(jié)結(jié)等都是用鋁合金壓鑄的。容廂脊骨、車頂梁B-立柱、門梁、地板零件等用熱沖壓鋼制的，鋼件質(zhì)量占車身總質(zhì)量的17%。轉(zhuǎn)向盤框與后座椅為鎂合金的。

　　特斯拉汽車公司(Tesla Motors)是電動汽車出產(chǎn)者，知名的全鋁Models及Model X電動車是它的品牌產(chǎn)物 。有人認為，為了下降 本錢 ，2021年后期版的Model 3電動車的夾雜 材料氛圍 會更濃一些，固然 各類 材料的比例還沒法 精準肯定 ，但可必定的是其用量比Model S及Model X的少。特斯拉汽車公司的方針是，使Model 3成為公司電動車的主流，年夜 力下降 本錢 ，初始售價為35000美元，而Model S的售價70000美元，Model X的售價80000美元。闡明家認為，下降 本錢 首要 辦法 是削減 鋁材用量，特斯拉公司的呈報稱，若是Model 3將來 年發(fā)賣 到達 140億美元，那末 售價便可 以降到32500美元/輛或更低一些。

　　羅爾斯-羅依斯汽車公司

　　羅爾斯-羅依斯汽車公司(Rolls-Royce Motor Cars)是一家英國汽車制造公司，已將成長 全鋁車作為公司根基 成長 計謀 之一，第一階段成長 方針是2021年早期 投放全鋁布局車，現(xiàn)正在進行一些路況實驗 ，他們進展 新的羅爾斯-羅依斯車可在全球 的尺度 公路上行駛。

　　菲亞特-克萊斯勒汽車公司

　　菲亞特-克萊斯勒汽車公司(Fiat-Chrysler Automobile Torino,FIAT)與美國的克萊斯勒汽車公司(Chrysler Corporation)歸并 而成，是世界年夜 型多用處 活動 車與貨車的首要 出產(chǎn)者，面對 著必需 知足 全公司平均油耗尺度 壓力，必需 走汽車輕量化道路。與其他年夜 的汽車公司一樣，它必需 在2025年之前 投資數(shù)十億美元成長 節(jié)油的高燃油效力 的汽車，迫使公司采取 如鋁及碳纖維如許 的輕質(zhì)材料。

　　公司決議在2021 Chrysler Pacifica微型廂式車的車身與底盤上增添 鋁的用量，上翻式車門是用鋁合金及鎂合金制的，外板為鋁合金，內(nèi)板為鎂合金，這是汽車工業(yè)初次 采取 夾雜 材料制造車門，儀表板件梁是用鎂合金制的，比曩昔 的高強度鋼梁輕22%。底盤的一些零件都是用鋁合金制的，如節(jié)制 臂與托架為鋁的，前后轉(zhuǎn)向節(jié)用鋁合金鍛造 的，發(fā)念頭 架等等。因此 ，pacifica微型廂式車的凈質(zhì)量比過鋼布局車輕了約113kg，并且 剛性更高了，空氣動力學更佳了。

　　在將來 ，菲亞特-克萊斯勒汽車公司籌算 對將投放市場Jeep Wrangler和Jeep Wagoneer兩款車年夜 量利用 鋁合金。前者的車身為鋁合金的，將是最暢銷的活動 型車，而2021版本是鋼-鋁夾雜 布局，主布局是鋼的。Wagoneer吉普車2021年投放市場，是一款最年夜 與最貴的客貨兩用吉普車，為了知足 燃油尺度 ，采取 輕量化車身，是一種鋁密集型車。

　　阿庫拉汽車公司

　　阿庫拉(Acura)汽車公司將于2021年投放市場NSX活動 車的車身為全鋁整體布局殼，夾雜 材料底盤。車架用鋁合金擠壓材與鑄件制造，布局輕，剛度年夜 。用擠壓鋁材制的每一個 零件的減重結(jié)果 都經(jīng)由 精心設(shè)計較量爭論 ，外形 與壁厚都恰到益處。零件的保持接點為鋁合金壓鑄件，既有高的強度，又有顯著減重結(jié)果 。有些零要高能量接收 的零件是用高強度鋼沖壓的，可是樞紐減重零件全用鋁合金板沖壓。車身外壁板為鋁合金與碳纖維加強 復合材料夾雜 布局。在2021 NSX活動 車中，傳動系為全鋁懸架，副車架為鋁合金沖壓件，一方面可以支承發(fā)念頭 ，另方面有較好的接收 震動和噪動和噪聲結(jié)果 。

　　本田汽車公司

　　2021年本田領(lǐng)航員(Honda Pilot)SUV是一種夾雜 材料布局車，零部件是用超高強熱沖壓鋼、鋁合金、鎂合金制的，在有最年夜 減重結(jié)果 的同時，車的剛度與撞擊平安 機能 均有所提高，它的進步前輩兼容性工程車身布局是由超高強度鋼、高強度鋼、軟鋼、鋁合金(3.3%)、鎂合金(1.7%)與復合材料(0.6%)件組成 ，到達 了強度、剛度、動力學機能 與輕量化的最好 組化。發(fā)念頭 罩、前保險杠梁是鋁合金的，后者的質(zhì)量下降了1kg，同時布局完全 性獲得 提高。在之前 的領(lǐng)航員多用處 跑車中，操作 吊桿梁由多個鋼件組成，而而今為鎂合金鑄件，不光布局簡單了，并且 輕了、安裝也便利了，輪廓品質(zhì)也高了?？招腂立柱內(nèi)側(cè)為復合材料，提拔 了剛度，另外 ，在利用復合材料的同時還用了泡沫材料，是以 既增年夜 了剛度，又使其質(zhì)量下降了1.36kg。放置電池的框架為復合金鑄件，質(zhì)量減輕2.1kg。新型領(lǐng)航員跑車的抗扭剛度比上版本的年夜 ，因此 燃油效力 提高了，車內(nèi)噪聲低了，乘座舒適了，更好駕駛了。

　　竣事 語

　　本文簡介了國外9家年夜 汽車公司在設(shè)計制造全鋁和/或夾雜 材料汽車車身與底盤布局方面的概況，有全鋁的如Audi 8與Ford的F-150，但大都為夾雜 材料(鋁、鋼、鎂、復合材料)布局，仍能知足 環(huán)保律例 與燃油效力 尺度 要求。中國汽車的鋁化可分兩步走，先過渡到夾雜 材料，再到全鋁化，事實 走哪條路可年夜 家會商，由汽車廠與有關(guān)部門決議。

　　汽車鋁化的樞紐與瓶頸是：出產(chǎn)全鋁車或夾雜 材料車除有更好的綜合機能 外，必需 有最好 的性價比，福特汽車公司的F-150就是典型;第二是零部件的毗連辦 藝 ，有鋁-鋁毗連和鋁-其他材料毗連辦 藝 ，美國在這方面已獲得 沖破 性的成績，如通用汽車公司的鋁-鋼點焊手藝 、橡樹嶺國度 實行 室(Oak Ridge National Laboratory)新研發(fā)的鋁-復合材料激光處置毗連法，中國在這方面的研發(fā)回 不敷 ，亟待迎頭遇上 。

　　推行 鋁在汽車中利用樞紐是開辟 鋁在乘人汽車中的利用，中國汽車2021年的產(chǎn)量已近2500萬輛，每輛多用10kg鋁，就多消費 250kt/a。2021年歐美發(fā)財國度 乘人車的用鋁已跨越 155kg/輛，而中國的還不到110kg，若是2021年的乘人車的用鋁量通到達 130kg/輛，產(chǎn)量按2100萬輛匡算，則就需用量2730kt，比2021年多530kt，所以應成為中國推行 鋁利用范疇 的重中之重。中國在推行 鋁在特種汽車中的利用做了很多 工作，成績斐然，可是還有很年夜 的空間有待彌補 。

　　而今還沒有 見國內(nèi)汽車工業(yè)投資幾十億元或幾百億元扶植 全鋁或夾雜 材料車身及底盤布局的報導 ，與國外的大張旗鼓 扶植 比擬 ，有點顯得冷冷僻 清;廂式貨車的鋁化也宜提到日程。當前汽車用鋁材的難點不在供給側(cè)，而在需求側(cè)，中國鋁工業(yè)可以供給 各類 各樣的鋁材。