随着汽车工业的持续发展,新材料和新工艺层出不穷,特别是铝合金的广泛应用。相比于五六十年前,如今的汽车平均重量降低了50%,而安全系数却大幅提升。由此可见,整车轻量化已成为不可逆转的趋势。
车身重量减轻的同时安全性能又得到提升,原因在于铝合金的独特特性。尽管铝合金的密度较低,但其比强度和比刚度却远超钢铁。过去,铝合金更多应用于航空航天等高科技领域,如今也开始在汽车工业中大放异彩。
尽管铝合金的性能出色,但“全铝车身”的普及率并不高。首先,铝合金的加工、焊接及连接难度较高,导致成本上升。其次,一旦发生事故,铝合金车身覆盖件难以修复,后期维护成本也随之上升。再者,在相同体积下,铝的强度小于钢。车身上的“关键”部位形状固定,因此铝合金在安全性能上略逊于钢。
那么,如何找到车身材料使用的最优解呢?如今,许多高端车型开始采用结合钢和铝两种材料优点的钢铝混合车身结构。例如,奔驰G-class、全新奥迪A8、保时捷Macan以及特斯拉Model 3等豪华新能源车型都采用了这种车身结构。从这些豪车可以看出,钢铝混合车身不仅是未来的发展趋势,也成为高级感的象征。
之前国内新能源市场的新星ARCFOX推出的首款量产车ARCFOX αT也采用了钢铝混合车身结构。那么它是如何实现的呢?这个问题的答案涉及到一些专业技术知识。
作为一款突破界限的车型,ARCFOX αT的车身采用了混合了多种材料的“上钢下铝”创新概念,充分发挥了钢和铝的优势。车身作为乘员舱,其安全性至关重要。因此,车身结构设计不仅要考虑整体牢固性,还要将冲击能量吸收和保护座舱空间相结合。为了实现这一目标,车身需要分区设计,该硬的地方硬,该软的地方软。
ARCFOX αT的上车身为乘客提供了安全舱,由高强钢围成的笼式框架结构显著提升了车身安全性能。其中,A柱、B柱、中通道等关键部分采用了强度高达1500MPa以上的热成型钢。这种热成型钢的强度是一般超高强度钢的2倍,是普通高强度钢材的4倍,每平方厘米能承受15吨以上的压力。在发生撞击时,尤其在正面和侧面撞击时,可有效减少驾驶舱变形,保护驾乘人员的安全。
有人可能会认为,大量使用高强度钢会导致车身重量增加,不利于车身轻量化。但实际上,针对性能敏感区域,如果单纯考虑使用轻质材料或普通钢材,为了达到碰撞性能需求,必须增加板材厚度,这会导致车身重量增长。相反,在这些区域采用强度高的热成型钢,则不需要很厚的材料就能满足性能需求,反而会降低用料重量,有利于车身轻量化。
ARCFOX αT的车身架构基于全新的IMC架构,精心打造而成。其中,下车身的铝制材料使用率高达80%以上,尽显高端品质。作为底盘和电池的支撑,下车身采用全铝结构,为车身轻量化做出了卓越的贡献。高强铝型材、高压铝铸件和高等级铝合金板材的巧妙配合,不仅保证了安全,还实现了车身的极致轻量化。更值得一提的是,车身铝合金后纵梁结构能够实现多件集成一体式结构设计,是目前全球量产车型中尺寸最大的铝合金铸件,单件尺寸高达1.3米,为车身结构提供了更高的刚度和强度。
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