為什么奇瑞捷豹路虎能造出全鋁車身的汽車
2017年04月06日 10:3 5915次瀏覽 來源: autocarweekly 分類: 鋁應(yīng)用
故事就從十九世紀末那輛著名的斯蒂龐克汽車——第一輛“鋁制馬車”開始說起。世界上最大的馬拉馬車和四驅(qū)車制造商斯蒂龐克,用67公斤鋁材把一輛馬車打造成一個輕而美的機器。一切看起來都很美好,卻有一個無法跨越的障礙——這輛用來展示的馬車價值高達2110美元,這在1893年已經(jīng)幾近瘋狂,比普通材料打造的馬車造價要高出十倍多。當這輛車展示給公眾時,距離美國化學家查爾斯馬丁霍爾研究出煉制鋁的經(jīng)濟方法差不多有7年。
此前,冶煉鋁的技術(shù)非常落后,鋁這種輕量級金屬材質(zhì)的價值,幾乎等同于金銀、白金,貴族們看上了它,就拿來造點兒飾品,貴族們出門不戴金子不戴銀子,就帶個大鋁鏈子,高貴。法國皇帝拿破侖三世還專門造了個純鋁生產(chǎn)廠,平時吃個飯都用純鋁的盤子叉子。
后來,霍爾的方法,讓鋁材質(zhì)的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能,并由此促進了鋁在其他方面的許多發(fā)展。
這里不得不提到鋁不喜歡單身,它找到了親愛的鎂、硅、銅等,合體后就脫胎換骨,成為了宇宙無敵金屬天團——鋁合金,一躍成為媲美鋼材的硬漢子,同時,質(zhì)量卻是輕的令人難以置信。于是,它登上了自己的舞臺,比如造飛機。
萊特兄弟制造的世界第一架飛機就包含了一個13.5公斤鋁合金殼,之后20年代又出現(xiàn)第一架全鋁飛機。再后來,鋁合金就在飛機材料中大量運用。以現(xiàn)在波音747為例,它包含有75噸的鋁。
說完飛機,再回到汽車,這可是消費了世界上大量鋁材的行業(yè)。又硬又輕又耐腐蝕又可塑性高的鋁合金,現(xiàn)已加入汽車生產(chǎn)材料套餐,初級階段是在車身構(gòu)件、裝飾件、發(fā)動機、輪轂上大量使用,到現(xiàn)在,則以全鋁車身實現(xiàn)最大程度的減重。
很多汽車比如奧迪A8、凱迪拉克CT6等,都采用了鋁制車身。但捷豹在鋁制車身領(lǐng)域開始得更早,早在1929年,捷豹汽車的車身設(shè)計與眾不同,并使用鋁面板,比同時代用織物型架構(gòu)的汽車更持久耐用。全鋁車身為汽車帶來的最大好處是輕量化,在保證安全的情況下提升了汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性,更輕的車身,也帶來操控的方便和制動的精確。
既然全鋁車身那么好,為什么車企不把車子的鋼鐵構(gòu)造都換成鋁呢?
目前,全球使用全鋁車身技術(shù)的汽車比例依然不足1%。不是車企不想高大上,是因為成本控制。一方面,錢的問題,材料成本不便宜,一般鋁板件材料成本將比普通鋼板增加2-5倍。這個成本差異對于普通車型來說顯得有些可怕。另一方面,鋁合金工藝復雜、技術(shù)要求高的“怪”脾氣不是誰都能駕馭,這也是汽車工程師對它又愛又恨的原因。
截至目前,已經(jīng)國產(chǎn)的車型中只有全新捷豹XFL采用全鋁車身技術(shù)。既然這么難,奇瑞捷豹路虎憑什么能造出全鋁車身的汽車?
前面說到,捷豹是全世界鋁合金造車技術(shù)最成熟、鋁合金車產(chǎn)量最大的汽車品牌,國產(chǎn)后,奇瑞捷豹路虎理所當然地把最先進、智能、環(huán)保的高端鋁材技術(shù)引入中國,建立起了一個國內(nèi)首家專制全鋁車身車間。
參觀了那么多汽車工廠,究竟它和傳統(tǒng)車身車間有什么不一樣?帶著諸多疑問,我走進了這家位于江蘇常熟的奇瑞捷豹路虎生產(chǎn)基地,驚奇地發(fā)現(xiàn)很多傳統(tǒng)的場景都不見了。
一、拼裝車間沒有一絲火花飛濺
常熟工廠車間內(nèi),與傳統(tǒng)的車身焊裝車間最大的不同是,現(xiàn)場在生產(chǎn)當中并沒有想象中火花四濺的情景,火花少最直接代表著產(chǎn)生的銷煙、灰塵就會少。
這是由于它采用了“自沖鉚接”的工藝。自沖鉚接技術(shù)為冷連接技術(shù),車身連接處不會產(chǎn)生熱變形,無飛濺產(chǎn)生,僅需氣源,無需循環(huán)水冷卻,整個過程無任何污染物產(chǎn)生,比傳統(tǒng)焊接節(jié)能70%。
鉚接可能大家比較陌生,焊接都懂,鋼車身比較常見的工藝就是焊接了,焊接有很多缺點,例如應(yīng)力集中、工藝缺陷多、如果長時間在振動環(huán)境下,容易產(chǎn)生裂紋,疲勞斷裂。奇瑞捷豹路虎就率先把鉚接膠合技術(shù)應(yīng)用到汽車制造行業(yè)。自沖鉚接技術(shù)是航天級的技術(shù),所有的飛機的外蒙皮,上面密密麻麻的鉚釘就是這樣的技術(shù)。
鉚接技術(shù)有哪些優(yōu)勢呢?首先,奇瑞捷豹路虎常熟生產(chǎn)基地的伺服電機已經(jīng)達到60~80KN的壓力,無需預(yù)留孔,可以將鉚釘直接壓入待鉚接板材,成型后,充盈于鉚模之中,這樣不需要熱源的鉚接技術(shù)避免了車身材料在連接處的熱變形。通過這種方式打造的車身擁有更高的抗疲勞強度和靜態(tài)緊固力。車輛遭受外來撞擊時,使用鉚接技術(shù)連接的車身能承受更長時間和更劇烈的碰撞。
那么鉚接的密封性如何?鉚接板件在鉚接點之間會有間隙,而這個間隙會影響整車的NVH特性,然而在奇瑞捷豹路虎有一個秘訣,就是車身結(jié)構(gòu)的黏合劑,通過與車身結(jié)構(gòu)黏合劑的組合使用,不僅能把振動和噪聲堵死,車身連接強度可增大至單純鉚接強度的2至3倍。
二、355臺默默工作的機器人
全鋁車身車間占地48384萬平方米,奇瑞捷豹路虎給到了工人一個寬敞到“奢侈”的工作和休息區(qū)域。但重點不是這個車間的面積,而是這個車間的技術(shù)含量大到讓人驚詫。
縱觀整條生產(chǎn)線,大量來自ABB公司的、Henrob公司提供的供釘系統(tǒng)及鉚槍,以及SCA公司的涂膠系統(tǒng)在有條不紊地協(xié)同合作,自動化程度非常高。
比如焊裝車間有307臺“瑞典ABB” 機器人手臂,平均120秒焊裝完成一臺車;沖壓車間自動化率達90%,擁有國內(nèi)最快的壓機線,只需3秒便可出一個件;環(huán)保性強的涂裝車間廢水排放接近0,干式噴漆系統(tǒng)實現(xiàn)95%的空氣可循環(huán);至于全鋁車間,自動化率達到了100%,像捷豹XFL車身上共有2754個鉚點,這2754個鉚釘都是由335臺鉚接機器人完成。
本來,大規(guī)模自動化生產(chǎn)是為把人從勞累的體力勞動解放出來,到現(xiàn)在機器人的數(shù)量往往成為衡量汽車生產(chǎn)企業(yè)工藝水平的重要標準。有了足夠多的機器人就可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),可以保證產(chǎn)品品質(zhì)的一致性和穩(wěn)定性。它還可以讓生產(chǎn)更有效率,比如在新車型和新工藝出來時,只用調(diào)整電腦程序,節(jié)約了人工培訓的周期。
三、可以循環(huán)再使用的鋁
鋁還有一個優(yōu)勢就是沒有限定使用次數(shù),可以循環(huán)利用。舉個例子,75%來自1888年的原鋁,目前仍然在投入生產(chǎn)運用。它不像鋼那樣容易銹蝕,而且通常應(yīng)用于全部材質(zhì)主要都為鋁的結(jié)構(gòu)上,這讓分離變得簡單。但是鋁材質(zhì)在循環(huán)利用之前要細致的挑選,這是一個技術(shù)難題。
畢竟這是做車,不是做易拉罐,甚至車身的不同部位,都要選擇不同的鋁合金材料,從而保證車身的剛度、連接性和吸能性能。
所以,奇瑞捷豹路虎找來了諾貝麗斯來一起解決這個問題,諾貝麗斯是誰?它是全球領(lǐng)先的高端鋁壓延產(chǎn)品頂尖生產(chǎn)供應(yīng)商,為全球汽車市場供應(yīng)鋁壓延產(chǎn)品。
他們共同開發(fā)了一種高強度鋁合金——RC5754,它的屈服強度可以達到105-145兆帕,抗拉強度也達到了220兆帕,它在強度、耐腐蝕性、連接性及成型性等方面表現(xiàn)出眾,在全新捷豹XFL所使用的這種新型材料含有75%的回收鋁,并且可以實現(xiàn)閉環(huán)再回收,極大地提高了材料的利用率。
再回到一個很多人都關(guān)心的問題:使用這么高精尖的材料,那么全鋁車身修起來貴嗎?首先,奇瑞捷豹路虎使用全鋁技術(shù)的汽車,其側(cè)圍和覆蓋件都非常容易維修,和常規(guī)汽車維修起來并沒有差異。再次,所有的零配件的生產(chǎn)已經(jīng)完成了本地化,成本方面已有很好的控制優(yōu)勢。同時,全國各地的經(jīng)銷商,也可以非常便捷的獲得零配件和配件,進行維修。
參觀完奇瑞捷豹路虎常熟生產(chǎn)基地,感覺它就像一個英國紳士一樣彬彬有禮,不慌不亂地完成每一臺車的誕生過程??萍肌h(huán)保、人性化是它的標簽,顯然,它已經(jīng)走在了國內(nèi)汽車制造商的前頭。
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責任編輯:于璐
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