道奇Model30：钢铝混合又成新发展趋势？

从1886年卡尔·本茨发明第一辆汽车到现在，汽车已经走过了134年的历史。 虽然化石燃料驱动的汽车一直是主流，但新材料的层出不穷，使汽车的结构不断创新。 以车身材质为例，经历了木材、钢材、铝材的演变。 如今，钢铝混合已成为新的发展趋势。

汽车诞生时还是个新鲜事物。 当时，马车仍然是主要的交通工具，汽车制造商只能慢慢探索科学合理的汽车结构。 那么，早期在马车上安装发动机显然是最简单、最直接的制造方法，就像现在大多数车企采用“油改电”的方式来制造纯电动汽车一样。 所以，早期的汽车都是“改装”的马车，车体材质自然也是和马车一样的木材。

1900 年之前，大多数汽车都是四四方方的箱形。 这是因为木材只能通过施加蒸汽和压力才能弯曲成简单的形状。 逐渐难以适应燃油动力系统日益复杂的安装要求。 ，并且无法创建复杂的形状。

道奇 30 型

20世纪初，随着金属制造技术的发展，人们已经能够将钢、铝等金属制成各种形状的板材。 钢铁开始出现在福特于1908年发起装配线生产革命的T型汽车车身上。1916年，道奇推出了第一辆全钢车身汽车Model 30。 这款车的另一项重大创新是将汽车电气系统中6V电压的行业标准升级为12V，至今汽车行业仍在使用。

摩根跑车仍使用木质车身

金属材料使汽车车身比木材更坚固、更耐用，第一次世界大战的爆发极大地促进了金属锻造技术的快速发展。 20世纪初，金属加工主要依靠手工锻造，但很快，到了20世纪30年代中期，金属制造业出现了更精确、更高效的切割和冲压工艺，全钢车身也成为一种趋势20世纪30年代末。 汽车行业标准。

到 20 世纪 50 年代，汽车制造商逐渐从其产品中淘汰木质车身。 目前，全球唯一一家仍使用木质车身的汽车公司只有摩根。 他们仍然采用坚固耐用的白蜡木来制作车身，方形的造型是摩根跑车的经典元素。 为此，摩根跑车不具备ABS、ESP、电动助力转向等安全辅助功能。

时光倒流，全铝已经成为最先进的车身材料之一，但事实上，第一辆铝车身汽车出现在1899年的柏林国际汽车展上。是的，它比全钢车身还要早。 。 然而，铝的熔点（660.37℃）远低于钢的熔点（约1500℃），这使得铝的焊接困难。 其较软的特性也使其难以满足安全要求。 物理限制使得铝难以长期焊接。 没有一个成为主流。

捷豹XE的全铝车身

那么，为什么奥迪、捷豹等豪华品牌现在都以全铝车身作为卖点呢？ 这涉及到排放法规。 1952年，伦敦雾霾事件使英国下定决心对抗空气污染，并出台了世界上第一个汽车排放法规。 随后，世界各地纷纷跟进汽车排放要求。 为了缓解压力，车企不断降低发动机排放水平。 另一方面是在减轻车身重量上做文章。 车身轻量化已成为新的发展趋势。

在轻量化的大趋势下，各大车企都开始探索新的方式。 以铝合金为代表的轻质高强材料逐渐进入大众的视野。 铝合金的密度为2.63-2.85g/cm3，约为钢的1/3。 比强度接近高合金钢，比刚度超过钢。 同时具有良好的铸造性能、塑性加工性能和防腐性能。

但铝合金的熔点仍无法与钢相媲美，加工和焊接也相当困难，这也导致了全铝车身的成本居高不下。 直到20世纪90年代，奥迪、捷豹等豪华品牌才开始推广使用全铝车身。 同时，对于消费者来说，全铝车身的维护成本高于全钢车身。 如果发生重大事故，车辆出现明显变形，车辆基本上可以报废，因为其维修费用几乎与购买新车相同。 时至今日，全铝车身依然没有沉入购物车。

随着车企对汽车碰撞安全研究更加深入，铝合金逐渐无法满足更高的强度要求。 热弯型钢原本用于军事领域，近年来开始受到关注。 超高强度热成型钢的抗拉强度超过2000MPa，而最强的7000系列铝合金也只有540MP，简直就是低迷。 全铝车身还没有普及到大众，一种新的车身类型——钢铝混合体已经出现。

奥迪A8的钢铝混合车身

2015年，新一代奥迪Q7开始采用钢铝混合车身，随后新一代A8也放弃了全铝车身，转向了这种新形式。 奥迪的钢铝混合车身在乘客舱内采用了超高强度热成型钢框架，以确保车内乘员在碰撞时不会受到挤压，同时车身的前部和后部均采用铝铸件和铝型材保持良好的能量吸收效果。 继奥迪之后，奔驰、宝马、凯迪拉克、特斯拉，以及国内的广汽新能源、北汽新能源也开始加入钢铝混合车身的行列。

得益于热成型钢的优异性能，钢铝混合车身延续了全铝车身的轻量化特点，让车身结构更加安全。 同时平衡了全铝车身的生产成本和未来的维护成本。 可以说绿色比蓝色好。

AionLX的钢铝混合车身

特别是对于纯电动汽车，下车身电池较重，可以采用更轻的铝合金，而上车身则采用高强度热成型钢，以实现车辆上下部分的完美重量比。 钢铝混合车身在安全性、操控性等多方面都有显着提升，有望成为未来的一大趋势。

但钢铝混合车身对供应商和车企的研发、生产制造能力提出了更高的要求。 铝合金与钢的冲压、连接、涂装工艺存在较大差异，这需要钢铝混合车身采用更先进的工艺。 钢和铝等两种材料很难焊接在一起。

FDS铆接工艺

一汽-大众奥迪的一位焊接工程师告诉《新车科技》：“钢与铝的连接需要采用RES搅拌摩擦焊、铆接、SPR、FDS等高端焊接铆接技术。同时同时，两种材料的连接还需要考虑接触腐蚀的问题，这对整车的焊接设备、焊接工艺以及防腐设计提出了很高的要求。与全铝车身一样，钢的制造-铝制混合车身目前仍主要应用于中高端车型，要应用到15万级车型还需要一段时间。”

宝马7系车身中的碳纤维材料

随着钢铝混合车身的逐渐兴起，强度更高、密度更低的碳纤维复合材料也逐渐应用到车身上。 很多百万级跑车已经开始使用全碳纤维车身。 车架重量超过100公斤。 这些跑车在性能方面更加强大。 随着价格的降低，碳纤维复合材料开始下沉到百万级以内的车型中。 现在的宝马7系和刚刚提到的奥迪A8在车架的核心位置都采用了碳纤维复合材料。

从木材到钢铝混合材料，车身材料的演变始终是碰撞安全、性能和排放法规以及新材料进步之间相互作用的结果。 未来的身体形态会朝什么方向发展，恐怕只有时间才能告诉我们答案。