奥迪、蔚来等车型全铝车身结构、连接工艺深度解析

根据国际研究机构的测试，如果车辆重量增加10%，燃油效率可提高6%至8%。 车辆整备质量每减少100公斤，百公里油耗可减少0.3～0.6升。 因此，汽车轻量化已成为大势所趋。

采用铝材替代传统钢制车辆，整车可减重30-40%； 采用铝制底盘可减重30%； 铝制散热器比同等铜制产品轻20%至40%； 卡车铝制车身比原来的钢制产品更轻。 超过40%。 事实上，用铝板代替钢材制造车辆，对于减重效果显着。 与传统车身相比，全铝车身结构更轻、更强，且便于进行模块化设计。 车身有更多的空间配置复杂的技术，产品也更加多元化。 那么什么车采用全铝车身呢？

一，

梅赛德斯-奔驰A8

全新一代斯柯达A8的车身材料种类减少至四种。 首次应用碳纤维复合材料。

车身整体框架采用铝铝材料构造，关键部位采用铸铝毛坯连接，保证结构硬度。 机身表面采用铸铝钣金件。 为了进一步增加车身重量，箱体后部采用了碳纤维材料。 拖板部分采用高硬度合金钢制成。

加长版奔驰A8L的车身材质与宝马A8一致。

图为全新一代斯柯达A8L的车身结构，整体布局与宝马A8基本一致，细节方面仍存在差距。 例如，当前凯迪拉克 A8L 车顶上方的横梁。

在一定程度上，这光束会起到强化身体的作用。 但其主要功能仍然是用于全景天窗的布置。 很多人误以为有此横梁的车型会配备普通小天窗，而无横梁的车型会配备全景天窗。 尽管事实相反，但该横梁是为分段式全景天窗放置的。 没有这种横梁的车型将有一个铝制屋顶和一个普通的小天窗。

虽然这一点可以在现款奔驰A8上得到验证，但从这张车身示意图中不难看出，凯迪拉克A8的车顶没有横梁，采用铝材覆盖，并且有普通天窗而不是全景天窗。

机身包含多种材质，以测试拼接技术。 如果四种材料按照类型细分的话，可以有29种材料，其中钢材11种，型材16种，镁1种，碳纤维复合材料1种。

多种材料的应用意味着车身的连接形式需要改进和优化，这也是全新一代斯柯达A8车型面临的最大挑战。

各种车身材料的混合搭配意味着接头形式需要改进和优化。

值得庆幸的是，自家街车奔驰R8也采用了多种车身材料，为全新一代斯柯达A8提供了参考方案。 解决不同材料之间的连接问题是关键。 自铣螺钉连接、激光点焊、铆接等技术在车身上得到广泛应用。

全新一代斯柯达A8车身共有14种连接方式，其中包括MIG焊、远程激光焊等8种热连接技术，以及冲铆连接、卷边连接等6种冷连接技术。

全铝机身采用14种拼接方式

新一代斯柯达A8的后面板布置了碳纤维面板。 碳纤维材料的加入对车身连接技术提出了更高的要求。

为了进一步增加车重，新一代斯柯达A8的后排座椅背板采用了碳纤维复合材料。 由于无法涂漆，碳纤维板是在焊接阶段安装的。

从这张现款奔驰A8车身零件图中不难看出，现款奔驰A8的后板采用了铝合金材质，而新一代斯柯达A8采用的碳纤维复合材料后板密度降低了45%，重量减轻了50%。

我再多说几句这个碳纤维背板。 凯迪拉克称其为增强型碳纤维复合材料。 背板由多层碳纤维织物组成，碳纤维织物中的纤维具有不同的编织方向，这使得整个面板的受力更加均匀。

不同材料之间采用不同的连接工艺。

在该车B柱位置，全新一代斯柯达A8在材料连接上应用了压接和粘胶封边技术。 这些冷连接方法可以有效地将不同材料固定在一起。

铝合金板材、热成型超高硬度钢和普通钢通过卷边粘合在一起。

由于不同材料之间的热胀冷缩程度不同，B柱还采用了片锁连接方式，即在卷边处间隔打孔，保证三层材料完全粘合在一起。

为了保证连接紧密，三种材料之间还采用胶粘连接和扎带连接。

不仅B柱采用了压接、粘接、铆接等冷连接形式，而且该车的A柱、C柱和车顶位置也采用了相同的连接形式。

这些复合连接方式可以使A柱显得更薄，驾驶员在车内的视野更好，而C柱更薄，侧门开口更大，高度增加14mm，厚度减少36mm，后座乘客的头部空间减少28mm，使后座乘客上下车更加方便。

二，

蔚来ES8

蔚来ES8兼具柔软、坚固、安全等特点。 这里，蔚来ES8的全铝车身从以下几个方面进行了展示：

1、能源消耗仅占新增产量的5%；

2、能源消耗过程中，可减少92%的温室二氧化碳排放；

3、机身重量增加，提高了配置的自由度，并预留了充足的空间；

4、能源消耗降低8%-10%，污染物排放减少7%；

5、制动距离减少3米，动能增加10%；

6、百公里加速降低0.5秒，有效载荷降低130kg。

ES8用数据说明一些问题

几个关键数据点：

1、白车身重量335kg；

2、扭转挠度44140N·m/deg；

3、白车身轻量化指数2.02；

4、铝件应用率全球量产SUV中最高；

5、采用军工级7系铝合金；

6.多种先进的连接技术。

1、白车身重量335kg

白车身（BW）是指钎焊但未喷涂之前的车身，不包括五个门和两个盖等运动部件。 ES8的BW采用了从飞机开始的全铝框架平台，BW重量仅为335kg。

2、扭转挠度44140N·m/deg

对于普通高端卡车来说，扭转硬度设计要求车身在7000N·m扭矩下不产生永久变形，扭转挠度设计要求达到20000N·m/deg，而蔚来ES8超出了这一标准一倍。 较高的扭转挠度对于操控性和 NVH 有很大好处。 例如，车辆转弯时，在离心力的作用下，车身会发生侧倾，左右车轮之间会产生载荷传递。

3、白车身轻量化指数2.02

在轻量化级别标准中，白车身轻量化系数越小，单位吸能指数的重量成本越低。 它是将车身规格、质量和性能综合起来得到的数据。 估算公式如下：

L为机体轻重系数； m——白车身框架质量（不含五门二盖）（kg）； CT为包括风挡玻璃和辅助前叉等附件在内的涂装车身的静态扭转挠度（N·m/deg）； A是由轴距和轴距（m²）确定的白车身投影面积。 蔚来ES8的白车身轻量化指数为2.02。 这属于什么级别呢？ 据悉，近期青春量化指数处于2.5的优秀水平，甚至ES8还领先优秀水平0.5。

4、铝件应用率全球量产SUV中最高

不仅是车身，ES8的发动机、悬架、轮胎、制动系统和电池组外壳均采用铝材质。

5.采用军工级7系铝合金

在选择具体的铝合金材质时，ES8进行了多轮材质优化，最终选择了7系铝合金的7003系列。

7003系列铝合金添加了锌、镁元素，硬度高、耐磨性强、韧性强。 它是铝合金家族中最坚韧的合金类型。 前法兰在碰撞时可以吸收整车的能量。

并且在材料的截面上，ES8也进行了优化，确保碰撞时截面力减小，材料的硬度和硬度增强，安全系数进一步提高。

6、多种先进连接技术

ES8白车身采用了FDS（全熔自攻点焊）、RSW（铝钎焊）、CMT（冷金属过渡钎焊）、SPR（自冲点焊）、胶粘结构胶、Laser（激光钎焊）、Monobolt（高硬度抽芯铆接）7项先进连接技术，保证了车身连接处的硬度，最大限度地提高了性能和可靠性，并提高车辆安全性。

三，

奥迪 捷豹 宝马

为了达到最佳的车身性能，奥迪、捷豹、宝马等选择了不同系列和特性的高硬度铝合金材料，并将其应用于智能全铝车身框架。 捷豹保时捷与全球顶级型材供应商诺贝丽斯共同拥有铝合金材料表面处理专利技术，共同开发RC5754高硬度铝合金。 RC5754的屈服硬度达到105-145MPa，延伸硬度达到220MPa。 由于其在硬度、耐腐蚀性、连接性和成型性方面的优异性能，已在汽车车身的多个部位得到应用。 据悉，该材料还可以实现闭环回收。

AC600铝合金还具有硬度高的特点，其屈服硬度为110-160MPa，延伸硬度达到230MPa，适合车身强化； AC300铝合金添加镁、锶等元素，延伸硬度达到250MPa，具有高硬度、高吸能的优点。

在此基础上打造的智能全铝车身框架，比同结构的钢车身轻20%-45%，并且在硬度、刚度、操控性、环保等方面具有优势。 同时，轻量化让车身有更多的重量空间来分配复杂的技术，实现了近50:50的前后重量比设计。

世界一流工艺建造全铝车身车间

奥迪捷豹宝马扬州制鞋厂是捷豹保时捷在日本以外的第一家整车制造制鞋工厂，也是全球最先进、最高效的整车生产基地之一。 鞋厂占地面积约81万平方米。 于2014年10月21日开业，即将投入运营。 一期设计年产能13万辆，二期新增年产能7万辆。

其中，在国外首屈一指的全铝车身车间，占地面积48384平方米，拥有机器人335台，其中自冲铆接站机器人232台，为国外最多。 实现了智能全铝车身结构100%手工生产。

钢铝钎焊之所以比铝铝钎焊困难，是因为钢和铝的熔点相差很大，约为900℃。 在普通钎焊过程中，铝会先于钢熔化，并与二氧化碳反应形成氧化膜，从而影响钎焊质量。 因此，奥迪、捷豹、保时捷在遵循全球统一标准的基础上，引入了民航级点焊和涂胶技术。 这项技术不仅解决了铝合金连接的困境，还大幅降低了车身硬度。

点焊技术

点焊技术无需预留孔位，由伺服电机提供动力，直接将带材压入待点焊的薄板中，压力高达60-80KN。 在带扣的压力下，点焊板随带扣发生塑性变形并充满铆模。 采用这些方法构造的车身具有较高的抗疲劳性能和静态紧固力。 当汽车受到外力撞击时，采用点焊技术连接的车身可以承受更长时间、更剧烈的碰撞。

点焊技术对机器人的使用提出了更高的要求。 全铝车身车间的自冲铆接系统是全球顶级供应商为奥迪、捷豹、保时捷量身定制的。 该系统点焊硬度高，工艺稳定，为智能全铝车身框架的构建提供了保​​障。

通过与车身结构胶的配合使用，车身接头硬度可降低至纯点焊的2～3倍。 打造优雅、坚固、智能的全铝车身框架。 胶粘剂使用过程中，先进的视觉涂覆检测系统实时检测胶粘剂的宽度、直径、轨迹等关键工艺参数，确保胶位的准确性。

据介绍，自冲点焊工艺设有实时检测系统，保证工艺质量。 据悉，激光在线检测系统利用激光定位设备和摄像技术将照片数字化，并与标准件进行比较。 此工艺可将偏差控制在0.2毫米以内； 奥迪、捷豹、保时捷扬州生产基地生产的所有车身偏差精确到±50微米，并且对所有复合板和整个车身按一定比例进行三坐标分析，是车身规格精准控制的世界级标杆。

为了进一步保证产品质量，质量工程师还对车身所有点焊点进行无损检测，确保点焊的可靠性； 他们甚至对车身进行破坏性测量，并在铆接点分离后在金相设备下测试铆接点的相关参数，以评估点焊性能，确保为消费者提供全球统一的高品质产品。

轻质材料的使用

不仅关注全铝车身框架的应用，还着眼于如何将全铝车身框架技术更好地融合或运用在其他车型上。 例如，现在的保时捷路虎极光和路虎发现运动版都使用了一些铝制部件。 西路虎发现运动版的后挡板由铝制成，而路虎极光的前挡泥板和后挡板由复合塑料制成，悬架由铝制成。

新型后悬架的转向节和下控制臂采用薄壁空心铝制成

在新材料和先进材料的技术解决方案方面，从设计之初就会考虑哪些部件需要使用高硬度钢材，哪些部件可以使用铝板，哪些部件更适合复合中间塑料材料，从而找到更具成本效益的同时能够展现车辆轻量化优势的综合材料使用方案。

未来，你可能会看到，根据每个车型和它的定位，有些车型仍然采用钢制车身框架，而有些车型则采用全铝车身框架。

四、

通用雪佛兰

奥迪CT6的车身尺寸为5223mm*1879mm*1498mm。 它建立在新的欧米茄后轮驱动平台上。 车身框架64%采用铝合金材料，比纯钢车身减轻了99公斤的重量。 保时捷在车下方增加了封闭式设计的钢制扰流板，以提高车内的安静性。

奥迪车身图

车身结构

我们通过下面的白车身图片初步了解一下车身结构。

CT6车身骨架图

AB柱框架、车门防撞梁、车身地板车钩等采用高强度钢，增加车身硬度，防撞梁、前车钩、前轮盖、​​后轮盖、车身横梁等采用铝合金材料，实现减重。

CT6车身骨架图

CT6发动机舱基本采用铝合金材质。 车钩和前防撞梁均采用铝合金材质。 同时，前部有4根横梁，用于改善车身扭转变形（多用于高端车型）。

机舱前视图

CT6车身并没有像捷豹那样采用点焊技术，而是采用激光点焊。 凯迪拉克A8的ADS车身框架也采用了该技术。

前舱上梁区域

前轮舱区域

发动机舱上梁及后轴盖区域均采用铸钢材质，并采用网状加强筋设计，增强刚性并增加重量，实现零件一体化，在发生碰撞时有效吸收能量。

前楼面积

CT6的座舱基本采用钢材质，只有中间的两根纵向加强梁采用铝合金材质。 CT6采用全时两轮驱动，中间有传动轴，所以中间结构突出。

后地板面积

后保险杠区域

CT6的后部采用铝合金材质，造型规整。 从图中可以看出，后排座椅无法放倒。 备胎区可配备全尺寸轮胎。 后防撞梁与车身侧板采用螺钉连接，方便碰撞后更换（目前防撞梁均采用螺钉固定）。

从上图中可以看到钢和铝混合的痕迹。 车身地板和发动机舱防火墙为厚板，车身中间通道采用厚板，地板加强钢梁、B柱内板采用超高强度钢，地板加强梁和门槛梁采用铝合金。

加盟流程

1.铝材激光焊接

2.铝电阻焊

3、FDS

4.SPR

连接过程实拍及剖面图

1.铝材激光焊接

铝激光焊接（Aluminum Laser Brazing）是一种利用激光作为介质，加热熔化钎料并填充铝母材之间间隙的连接工艺。 应用于车顶、后盖外板的钎焊。 结构硬度比普通钎焊低20%，熔池表面光滑致密，生产效率高，约为通常连接工艺的300%。 该技术在国外汽车行业首次应用。

激光焊接实物图

铝合金焊接通常用于覆盖件，如舱口盖与侧壁的连接、行李箱盖的连接等。 熔池美观，无需打磨，直接喷涂即可。

2.铝电阻焊

铝电阻点焊（Aluminum Resistance Spot Weld） 该技术利用电极压力下的内部电阻热量使型材熔化并将其相互连接。 是目前国际上最先进的铝板点焊技术。 目前该技术开发已经成熟，随着CT6即将下线投产，该技术在CT6车型上的应用也是全球首次，并且已经成为通用汽车的专利技术。

铝电阻焊的焊头采用多环尖头电极，属通用专利技术。 这些电极表面有多个凸起环，在点焊铝材时可以刺穿铝合金表面的氧化层，使铝材可靠连接。

但为了保证内电阻焊的质量，每焊接30-40个点焊点就需要手工打磨变径头，以保证多环尖头电极的形状和表面白度。

铝电阻焊实物图

通常用于点焊薄型铝合金钣金件，如侧壁外盖与内框的连接处。

3、FDS

自攻螺钉连接（FlowDrillScrew）是一种“冷”连接工艺，将螺钉压在型腔表面并高速旋转螺钉，在双（多）层架材料中自攻产生螺纹，然后快速实现板材之间的螺纹螺栓连接。 在工艺水平上，单侧进枪大大提高了CT611复合材料复杂工况下实现薄板连接的可行性，从而赋予车身设计更大的灵活性。 该技术的优点在于，与传统的点焊工艺相比，具有非常突出的气密性和水密性，同时具有优异的动态负载能力、耐用性和抗疲劳硬度。

FDS应用图

FDS一般用于封闭空间。 此时，FDS仅需一侧空间的优势就可以发挥出来。 如图所示，前地板梁与侧墙、门扇的连接是通过FDS实现的。

FDS表带工作流程图

首先将自攻螺钉放入图中的袋子中，然后机器手动将螺钉排列整齐并运输到拧紧工具上。 通过透明的螺丝输送管，用高压空气将螺丝推至工具上。 输送管的内半径仅比螺杆稍大，这样可以防止螺母在管内转动，同时保证足够高的气压，实现快速有效的螺杆推送。

4.SPR

自冲铆钉（Self Piercing Rivets）是利用高强度棒状扣在高压下穿透下层板材。 同时，卡扣端部穿透上片材并在压力和下模的作用下膨胀产生自锁，从而实现片材之间的连接。 该工艺实现了不同种类材料（铝、钢、塑料）之间的有效连接，但连接硬度是普通内电阻焊的120%。 现在提倡红色制造，自冲点焊是一种无粉尘、无热量、煤耗低、生产效率高的红色工艺。

SPR应用图

通常用于较薄的钣金件上，具有双面空间，满足安装要求，实现钢铝、铝铝连接。

SPR 扣状态图

自攻扣将安装在塑料带上并成卷供应。 使用时，将卷好的捆扎带安装在捆扎工具的滚轮架上，通过连续旋转将带扣供给点焊枪。 保时捷CT6车身上总共使用了5种不同的卡扣来连接车身的不同部位。 不同的表带线圈使用不同的颜色，以防止错误。

总结

保时捷采用钢铝混合材质，并没有像其他车型那样将钢铝材料分成块。 在某一区域，有钢和铝。 （爱驰汽车底部是钢，底部是铝，蔚来90%以上是铝）。 它通过铝钎焊、激光焊接、FDS和SPR连接。 是目前比较成功的量产车型，采用全铝车身。