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铝:轻量化的解决之道

    从汽车发明之初,铝就曾经介入过汽车的制造,尤其是在上世纪2、30年代以后,赛车运动的发展使得轻质的铝材越来越频繁地出现在车身之上。不过,铝虽然轻质而且易成型,但非常容易燃烧,损坏后难以恢复原形,所以一直没有在实际的大批量生产中得到推广。到了90年代中期,以奥迪为代表的欧洲汽车公司开始使用经过高科技处理过的铝材料制造车身,其结果是以A8这样庞大的车身,能够如中级车般的迅捷,但铝材料的固有缺点依然存在,其昂贵的成本更使之局限于豪华车领域。

    与普通的铝材料不同,用来制造汽车的铝材是一种高科技的新材料,硬度比普通铝板文章来自于:高1.5倍,同时也具有良好的冲压加工性。这种材料在冲压加工时较软便于拉伸与裁剪,然后通过涂装即热处理,硬度会提高近1倍。虽然这类板材成本是钢板的2倍,但质量可减轻50%,并且点焊工作量也减少30%以上,同时还具有阻燃的作用,是一种十分理想的造车材料。在具体的车辆制造当中,以奥迪A8为例,使用所谓的全铝车身框架结构(ASF)——由铝挤压成型的多种盒形断面的梁构成车身框架,再覆盖上冲压加工制造成型的铝合金板,使车身质量减轻40%,刚度则提高60%,焊点减少40%,性能有了明显的提升。

    采用铝材料的一大好处是安全性得到显着的提高。由于铝材的吸能性好,在碰撞中的安全性有明显的优势,汽车前部的变形区在碰撞时会产生皱折,能吸收大量的冲击力,从而保护了后面的乘坐区。除了板材的吸能作用之外,又由于整车自身质量的减轻,在碰撞时产生的动能也会减小,也能相应降低冲击力。其次,当然在于其明显减轻的自重,这样在相同的技术条件下,动力有了百分之三四十的增加,而且其灵活与精准的操控也是让行家特别赞誉的地方。此外,从节能环保与废弃材料的再利用方面铝车身也有十分明显的优势。

    不过,铝材料本身依然会与少部分的钢混合起来使用,一些固有的缺陷也十分明显:首先是工艺复杂,需要良好的组织,甚至连生产装配线都与众不同——不能够利用传统的磁性吸力来运输转移大件的零配件。其次,其材质的延伸率依然比钢差,所以一旦发生受损、尤其是碰撞之类的事故,车外壳往往不能恢复原形,只能彻底更换新部件。然而,对于平时日常遭遇到的小擦碰而言,如此的维修方式代价可能过于昂贵了。最后,当然是整体成本比较高,让技术仅仅局限于A8、捷豹XJ以及路虎揽胜等高端车系。

    现代汽车的轻量化技术发展迅速,近年来碳纤维以及各种新开发的高分子材料也越来越多地被引进到汽车之上,因此铝材也有进一步改进的需要——从现有的技术条件看,更硬更轻的新型高科技铝确实可能有着不错的实际应用前景,但其成本过高一直是困扰着铝替代钢材的最大问题。

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