汽车车身材料大揭秘:钢板、铝合金、镁合金哪种好?哪家车企强?
汽车钢板车身越厚就越安全吗?
这是一个我们常常讨论的话题。但是,随着科技的进步,汽车使用的材料已经不再局限于“钢板”,而是涌现出了越来越多的新型材料。例如,现在越来越广泛使用的铝合金和碳纤维,此外,还有一个新兴的术语——镁合金。
钢板、铝合金、镁合金……
辣么多材料到底哪种好?
各种材料又是哪家车企强?
看完本文你就明白鸟!
钢板
优点:强度和刚度较高,成本较低
缺点:车身较重
目前汽车生产中,使用得最多的是普通低碳钢板。
低碳钢板在塑性加工方面表现出色,其强度和刚度亦符合汽车车身的标准,并且能够满足车身拼焊的技术需求,故而在汽车车身领域得到了广泛的应用。
为了迎合汽车行业对轻量化技术的追求,钢铁厂商推出了高强度汽车用钢系列钢板。此类钢板是在低碳钢板的基材上,通过强化工艺加工而成,其抗拉性能显著提升。借助其高强度特性,即便在厚度降低的情况下,也能满足汽车车身对机械性能的严格要求,进而有效减轻了汽车的重量。
使用高强度的钢板能够显著增强汽车外壳的抗撞击能力,有效避免行驶过程中因路面砂石弹射造成的车身凹陷,从而显著提升了汽车的整体使用寿命。
那么,钢板是越厚越好吗?
这始终是众人热议的焦点。在讨论各系别以及不同级别的车型时,普遍存在的一种看法是,日系车型的钢板普遍较薄,相较之下,德系和美系车型的钢板则显得更为厚实。
媒体经过实验研究,得出如下结论:车身整体的刚性并非仅由钢板厚度决定,它还受到车身结构设计和材料选择的双重影响。然而,钢板厚度依然是一个至关重要的考量指标。在相同材质的钢板中,其厚度越大,对冲击力的承受能力也就越强。
此外,还需特别强调,并非车辆体型越小,其车皮就越薄;同时,对于日系车辆而言,也并非所有车型的钢板都偏薄。
代表品牌:日产
日产发布的车型规划显示,自2017年起推出的新车型中,将广泛运用占比达25%的超高强度钢材。其旗下英菲尼迪Q50品牌车型,更是选用了由日本钢铁公司与日本神户钢铁公司共同研发的、具备1.2GPa高成形性的超高强度钢材。
铝合金
优点:质轻、耐磨、抗冲击性能优
缺点:成本高,可修复性差
铝,被誉为“轻金属”,相较于铁和钢等传统造车材料,它具备诸多优势,如重量轻、耐磨、耐腐蚀、弹性佳、刚度和强度高、抗冲击性能优异、易于加工成型以及高再生性,因此成为了推动汽车轻型化的理想材料。尽管铝的密度较低,但硬度不足,为了提升其强度,人们通常将其制成合金并进行热处理。
专家经过计算指出,若将汽车所用的钢铁悉数替换为铝材,整车的重量将减轻超过20%。此外,车身减轻后,车辆的整体性能将得到显著提升,尤其是制动效果将得到改善。在发生碰撞事故时,铝制车身相较于钢制车身展现出更佳的弹性,能够更有效地吸收撞击力,从而更有效地保障乘客的安全。
全铝车身所具备的优点不胜枚举,然而,铝材成本相对较高的问题,却对“铝材替代钢材”的进程构成了限制。必须强调的是,鉴于铝材熔点较低、修复性能不佳,维修人员必须借助专业的铝车身修复工具和特定的工艺流程,方能完成修复工作。因此,铝合金车身的维修成本相当高昂。若遭遇形变碰撞,最理想的做法是更换新部件,否则维修成本很可能会超过购置新件的支出。
代表品牌:福特
福特在行业内率先大规模运用铝合金打造车身,享有盛誉。您是否还记得,材料人网曾报道过福特推出全新F150的消息?这款车型作为全球首款配备全铝车身的皮卡,引起了广泛关注。
切勿轻视这一将铝制车身替换为钢制车身的举措,对福特而言,这无疑是一场巨大的赌注。福特F系列皮卡在北美市场销量遥遥领先,其中F-150更是销量冠军。若此举措失败,其后果将极为严重。尽管业界对此举措的评价褒贬不一,但福特坚定的决心却无人质疑。
镁合金
优点:抗冲击能力强,吸震性能强
缺点:耐腐蚀性差,成本高
镁材在工程领域以其轻质特性而备受青睐,其密度仅为1.8克每立方厘米,仅为钢的四分之一,铝的三分之二。镁合金不仅重量轻,强度高,而且具备出色的阻尼减震能力,同时加工性能也十分优越。因此,它在航空、航天、汽车、轨道交通以及电子工业等领域展现出巨大的应用潜力。尽管目前镁的应用规模尚小,但发展镁产业仍蕴藏着巨大的机遇和潜力。
镁材料具有较好的抗冲击性能,然而其化学活性较高,导致防腐效果不佳,因此市面上常见的镁制品通常是以合金状态出现的。镁合金的强度不仅超过了铝合金,甚至还要优于铁合金。
镁合金质轻,具备卓越的减震效果,且铸造成形性能优良,因此它不仅是制造汽车零件的理想选择,而且也是实现汽车轻量化的最佳材料。
在汽车制造领域,尽管镁合金因其特性而备受关注,但至今并未被广泛采纳。它主要被用于发动机罩、方向盘、座椅支撑结构、车内门板以及变速器外壳等部件。然而,尚未有采用镁合金薄板制作车身部件并实现商业化生产的案例。目前,通用汽车正在进行的相关研究,正是致力于镁合金车身部件的生产工艺开发。
代表品牌:通用
在1997年,通用汽车引入C-5 Corvette车型之际,便采用了全镁合金压铸工艺打造车顶框架。
通用汽车公司已经成功研发出一种利用热成型技术加工镁合金板材的零部件,并找到了有效的防腐措施。目前,该公司正对这一创新零部件进行严格的测试验证。此前,通用曾规划在2013年的第四季度生产并销售50辆采用镁制车身板的汽车,然而这一计划最终未能实施。
碳纤维
优点:重量轻,吸震性能强
缺点:成本高
碳纤维是一种通过树脂固化成型制成的材料,它具有极轻的重量、良好的弹性(优良的吸震性能)以及较高的舒适性。然而,其表面硬度相对较差,一旦承受的外力超过其承受极限,便可能导致断裂。
碳纤维的强度远超超高强度钢,甚至高出两倍以上;同时,它重量轻盈;尽管价格不菲,但依然是超跑的首选材料。
近期,碳纤纱需求激增,导致材料供应紧张,进而推高了其价格。目前,众多汽车制造商因碳纤维高昂的成本而犹豫不决,仅在少数非关键部件上选用。
代表品牌:宝马
宝马对碳纤维材料的青睐十分明显,其在自家车型上应用碳纤维已有长达十年的历史。旗下i3纯电动车型和i8混合动力跑车,截至目前,是全球唯一实现大规模使用碳纤维的民用汽车。
除了自家车型广泛采用,宝马在碳纤维领域亦投入巨资进行战略部署。由宝马与西格里集团共同出资成立的西格里汽车碳纤维公司摩西湖工厂,预计今年将顺利完成扩建,届时产能将从现时的3000吨提升至9000吨,进而成为全球最大的碳纤维生产中心。
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