80年前就有镁合金车身了,看汽车材料的进化!

来源: | 发布时间:2021-02-26 02:35

汽车的车身材料其实一直在进化,而且车身材料的使用对汽车质量和碰撞安全也有非常重要的关系,甚至因为材料的使用,也会影响汽车的外观设计,因此本篇文章,我总结了一些汽车车身结构的变化过程。

目前汽车上已经普遍采用了高强度钢,甚至不少豪华汽车上已经使用了全铝车身。其实很多年前,汽车厂商就已经开始有类似的思考了。只是受限于工艺和成本,无法将其量产。

镁合金车身,布加迪TYPE 57SC

1935年在巴黎沙龙展出的“布加迪TYPE 57SC”以其独特的风格吸引了观众。机舱采用非常长的发动机罩,形状像水滴,又让人想起类似飞机的流线设计。轿跑车风格也引起了人们的注意,但最令人惊讶的是车身两侧的线条,所以这款车也被媒体评价为史上最漂亮的汽车。

布加迪TYPE 57SC使用了铝镁合金来减轻汽车的整车质量,镁合金的特点与铝合金类似,都不能够焊接,所以在哪个年代只能使用铆钉连接的方法来连接。因此在当时并不能够大规模量产。布加迪TYPE 57SC全球仅下线了区区4辆,而依旧存世的也仅仅只有2~3辆。

一体式车身结构

车身设计与材料的演变密切相关。随着模塑和粘合技术的改进,汽车的设计自由度得到了极大的提高。汽车的车身结构最初是以货车的形式开始,逐渐演变出了轿车,SUV。如果没有材料技术的进步,设计师的设计也是无法实现的。

Ranchi Lambda于1922年亮相,首次申请了乘用车的单体式车身。有点儿类似现在的承载式车身的意思,这种单壳体车身的结构,也被现在的汽车广泛使用。而且这款车还是世界上第一款使用液压减震器的车。

轻巧,高强度的车身有利于提高操控性和乘坐舒适性,单壳体的车身结构还有利于车身的设计,同时可以降低车身重心。

更安全的材料

车身结构的变化影响了汽车制造。特别是关于碰撞安全方面,碰撞测试自20世纪90年代以来一直受到强调。在发生交通事故时,车辆的车身结构是确保乘客安全的最重要因素。安全带和安全气囊也有助于提高安全性,但这也是基于车身强度在事故中的假设。

当然,这并不意味着如果身体很硬,乘客的安全就会增强。汽车为了确保乘客的生存空间,在碰撞过程中车身形状会发生变化,作用是吸收冲击的力量。此外,仅仅确保生存空间是不够的。安全的车身结构应该是汽车被撞坏时,乘客也依然可以逃离汽车。

高强度钢板逐渐普及

随着碰撞测试变得严格,汽车被动安全技术也得到了显著的改善。为了确保安全,高强度钢逐渐开始普及,在保持安全的同时,尽量减轻车身质量已经成为了厂商新的挑战。

钢板的质量根据不同的部位有不同的厚度和制造方法,典型的钢板具有270MPa或更高的拉伸强度。高强度产品被称为高强度钢或高钢。虽然没有明确的标准,但它通常指的是拉伸强度为490MPa或更高的产品。目前汽车通常使用高强度钢板来增加刚性。另外,还使用拉伸强度为980MPa或更高的超高强度钢板。

但是,强度越高,加工处理越困难。钢板是通过压力加工形成的,强度越高的钢,弯曲和成形就越困难。目前普遍的做法,是通过加热和软化制成的热压法进行冲压。

激光焊接与铝合金车身

为了确保刚性,连接部件的方法的重要性也在增加。最常见的是“焊接”。使金属表面彼此紧密接触,并通过强电流将它们粘合在一起。尽管可以通过增加焊点来增加车身刚度,但是用于焊接的点之间的距离是有限的。近年来,汽车已经普遍使用了激光焊接。

还有一种车型,外壳由铝而不是钢制成。铝可用于除需要耐冲击的区域外,如发动机罩。奥迪A8和捷豹路虎是大量使用铝作为车身的汽车。

CFRP碳纤维增强复合材料

碳纤维增强复合材料(CFRP)作为金属以外的材料在最近几年受到关注。它是一种复合材料,结合了轻质树脂和碳纤维,具有高弹性模量,并已用于网球拍,高尔夫球杆等。

在汽车上首次应用于1981年的F1赛车迈凯轮MP4 / 1。 CFRP的抗拉强度是铁的五倍,而重量是四分之一。

CFRP具有优异的重量和刚度,但其缺点是生产需要很长时间,价格也更高,因为它需要的加工时间比钢板多几十倍。所以目前不适合大规模生产,但它被用于赛车运动和一些高端跑车。 预计用不了很长时间,CFRP将在普通乘用车中使用。

总结:

汽车的结构和材料依然在不断的进化,目前汽车的形态也不会是最终的形态。通过技术的进步和材料的升级,未来汽车或许会比我们想象的更科幻。




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