汽车轻量化大势所趋，全铝车身成主流，这些车都在用

随着环保、提高燃油经济性的呼声越来越高，世界各国关于降低消耗、减少排放的法规也日趋严格。根据国际研究机构的测试，汽车重量减轻10%，燃油效率可提高6%至8%；汽车整备质量每减轻100公斤，百公里油耗可降低0.3至0.6升，汽车轻量化已成为大势所趋。

使用铝材代替传统钢材打造汽车，可使整车重量减轻30-40%；全铝发动机可减轻重量30%；铝散热器比同等铜质产品轻20%-40%；而汽车铝车身比原有的钢制产品轻40%以上。显然，用铝材代替钢材打造汽车，减重效果显著。相比传统汽车车身，全铝车身结构更轻、强度更高，便于模块化设计，车身有更多空间配置复杂技术，产品更加多样化。那么，都有哪些车在使用全铝车身呢？

一，

奥迪 A8

新一代奥迪A8车身材质种类增多，达到四种，并首次采用碳纤维复合材料。

车身整体框架采用铝型材构建，关键部位采用铝铸件连接，保证结构强度。车身表面采用铝钣金。为了进一步减轻车身重量，车身后部采用碳纤维材料。车身采用高强度合金钢。

加长版奥迪A8L的车身材质与奥迪A8车型保持一致。

图为新一代奥迪A8L的车身结构，整体布局与奥迪A8基本一致，但在细节上还是有差异的，比如奥迪A8L车顶的横梁。

这根横梁在一定程度上可以起到车身的加强作用。但它的主要作用是用来布置全景天窗的。很多人误以为有这根横梁的车型会配普通小天窗，没有这根横梁的车型才会配全景天窗。其实恰恰相反，这根横梁是为分段式全景天窗布置的。没有这根横梁的车型会用铝板覆盖车顶，配普通小天窗。

其实这一点在现款奥迪A8车型上就能得到验证，从这张车身图上不难看出，奥迪A8车型的车顶没有横梁，其车顶采用的是铝板覆盖，并且配备了普通天窗而非全景天窗。

车身由多种材料制成，考验拼接技术，如果将四种材料进一步按类型细分，材料种类可达29种，包括11种钢、16种铝、1种镁、1种碳纤维复合材料。

多种材料的使用意味着车身连接方式需要改进和优化，这也是新一代奥迪A8车型面临的最大挑战。

混合搭配多种车身材料意味着连接方法需要改进和优化。

好在奥迪R8跑车同样采用了多种车身材质，为新一代奥迪A8提供了可借鉴的解决方案。解决不同材质之间的连接问题是关键，而自切削螺钉连接、激光焊接、铆接等技术在车身得到广泛应用。

新一代奥迪A8车身连接方式多达14种，其中包括MIG焊、远程激光焊等8种热连接技术，以及冲铆、压接等6种冷连接技术。

1全铝车身居然采用了14种拼接方式

新一代奥迪A8的后座背板上布置了碳纤维面板，碳纤维材料的加入对车身连接技术提出了更高的要求。

为了进一步减轻车重，新一代奥迪A8的后排座椅背板采用了碳纤维复合材料，由于无法喷漆，所以这块碳纤维面板是在总装阶段安装的。

从这张现款奥迪A8车身部件图片不难看出，现款奥迪A8后排座椅背板采用铝合金材质，新一代奥迪A8采用碳纤维复合材料后排座椅背板，密度降低了45%，重量减轻了50%。

再说几句这个碳纤维背板，奥迪称其为增强型碳纤维复合材料。这个背板由多层碳纤维布组成，其中的纤维以不同的方向编织，使得整个面板受力更加均匀。

不同材料之间采用不同的连接工艺。

在车辆的B柱位置，新一代奥迪A8采用了卷边加胶封边技术进行材料连接，这种冷连接方式可以有效地将不同的材料固定在一起。

将铝合金板、热成型超高强度钢、普通钢材通过压接方式连接在一起。

由于不同材料的热胀冷缩程度不同，B柱最终采用片锁连接方式，即在卷边上每隔一定距离打一个坑，以保证三层材料完全贴合在一起。

为了确保连接牢固，三种材料之间使用了粘合剂和铆钉。

不仅B柱采用了压接、粘接、铆接等冷连接方式，车辆的A柱、C柱以及车顶等也都采用了同样的连接方式。

这种复合连接方式可以使A柱变得更薄，为驾驶员提供更好的车内视野。同时，C柱变得更薄，后门开口更大，高度增加14mm，宽度增加36mm，后排乘客腿部空间增加28mm，使后排乘客上下车更加方便。

二，

蔚来 ES8

NIO ES8集轻便、坚固、安全等特点于一身，全铝车身体现在以下几个方面：

1.能源消耗仅占新增产量的5%；

2、能源消耗过程中，温室气体排放可减少92%；

3、车身重量减轻，增加了配置自由度，留出了充足的空间；

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，动能降低10%；

6、0至100公里/小时加速时间减少0.5秒，有效载重量增加130公斤。

ES8 使用数据来说明一些问题

几个关键的数据点：

1.白车身重量：335kg;

2.扭转刚度44140N·m/deg;

3.白车身轻量指数2.02；

4、全球量产SUV采用铝部件比例最高；

5.采用军用级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）是指汽车车身已焊接完成但还未喷漆的部分，不包括四个车门和两个机盖等活动部件。ES8的白车身采用源自航空的全铝架构平台，白车身重量仅为335kg。

2.扭转刚度44140N·m/deg

对于一般的中型轿车来说，扭转强度设计要求车身在7000N·m的扭矩下不发生永久变形，而扭矩刚度设计要求则是达到20000N·m/deg，而蔚来ES8已经超出这个标准的一倍。更高的扭转刚度对操控和NVH都有好处。比如汽车转弯时，车身在离心力的作用下会发生倾斜，左右轮之间就会发生载荷转移。

3.白车身轻量化指数2.02

在轻量化等级标准中，白车身轻量化系数越小，单位能量吸收重量成本指标越低，是综合车身尺寸、质量、性能得出的一个数据，计算公式如下：

L为车身轻量化系数；m为白车身骨架质量（不含四门两盖）（kg）；CT为包括风挡、副车架等附件的涂装车身静态扭转刚度（N·m/deg）；A为由轴距和轮距决定的白车身投影面积（m²）。蔚来ES8的白车身轻量化指数为2.02。这是什么水平？有报告称，近些年的轻量化指数达到2.5就已经算是优秀了，更何况ES8距离优秀水平还领先了0.5。

4、全球量产SUV铝部件使用比例最高

除车身外，ES8的底盘、悬架、车轮、刹车系统、电池组外壳等也全部采用铝材质。

5.采用军工级7系铝合金

在选择具体的铝合金材料时，ES8进行了多轮材料优化，最终选择了7系铝中的7003系列。

7003系列铝合金添加了锌、镁元素，强度高、耐磨性强、韧性强，是铝合金家族中韧性最高的合金类型，可以在前纵梁处吸收整车碰撞的能量。

ES8还对材料横截面进行了优化，保证碰撞时横截面力增大，从而增加材料强度和韧性，进一步提高安全系数。

6.多种先进连接技术

ES8白车身采用FDS（热熔自攻铆接）、RSW（铝点焊）、CMT（冷金属过渡电弧焊）、SPR（自冲铆接）、Adhesive结构胶、Laser（激光焊接）、Monobolt（高强度抽芯铆钉）七大先进连接技术，保证车身连接强度，优化性能和可靠性，提高整车安全性。

三，

奇瑞捷豹路虎

为了达到最佳车身性能，奇瑞捷豹路虎选择了不同系列、不同特性的高强度铝合金材料用于智能全铝车身结构。捷豹路虎与全球顶级铝材供应商Novelis共同拥有铝合金材料表面处理专利技术，共同研发出RC5754高强度铝合金。RC5754的屈服强度为105-145MPa，抗拉强度为220MPa，由于在强度、耐腐蚀性、连接性和成形性等方面的优异表现，被应用于车身的多个部位。此外，该材料还可以实现闭环回收利用。

AC600铝合金还具有强度高的特点，其屈服强度为110-160MPa，抗拉强度达到230MPa，适用于车身加强件；AC300铝合金添加了镁、锶等元素，抗拉强度达到250MPa，具有强度高、吸能高的优点，应用于防撞梁结构；AC170铝合金具有柔韧性强的特点，适用于外板包边、侧板覆盖件等。

在此基础上构建的智能全铝车身结构，比同等结构钢制车身重量减轻20%-45%，且在强度、刚度、操控、环保等方面均具有优势。同时，轻量化让车身拥有更多的重量空间来配置复杂的技术，实现了近50:50的前后重量比设计。

世界一流的技术打造全铝车身车间

奇瑞捷豹路虎常熟工厂是捷豹路虎在英国以外的首个整车制造工厂，也是全球最先进、最高效的汽车生产基地之一。工厂占地面积约81万平方米，于2014年10月21日正式开业投产。一期年产能为13万辆，二期新增年产能7万辆。

其中，全国领先的全铝车身车间占地面积48384平方米，拥有机器人335台，其中自冲铆接机器人232台，数量全国最多，实现智能化全铝车身结构100%自动化生产。

钢铝焊接之所以比铝铝焊接更难，是因为钢和铝的熔点相差很大，大致在900℃左右。在普通焊接过程中，铝会先于钢熔化，并与氧气发生反应，形成氧化膜，影响焊接质量。因此，按照全球统一标准，奇瑞捷豹路虎引入了航空级铆接和胶接技术，不仅解决了铝合金连接难题，还大大增加了车身的强度。

铆接技术

铆接技术无需预留孔，伺服电机提供动力，将铆钉直接压入要铆接的板件中，压力可达60-80KN。在铆钉的压力下，铆接板件和铆钉发生塑性变形，填满铆接模具。这样打造的车身具有更高的抗疲劳性能和静态紧固力。当车辆受到外界冲击时，采用铆接技术连接的车身可以承受更长时间、更剧烈的碰撞。

铆接技术对机器人的使用要求更高，全铝车身车间的自冲铆接系统由全球顶级供应商为奇瑞捷豹路虎定制，铆接强度高、工艺稳定，为打造智能化全铝车身结构提供保障。

通过与车身结构胶粘剂结合，车身连接强度可提高至简单铆接的2~3倍，打造出轻量化、坚固化的智能全铝车身结构。在胶粘剂使用过程中，先进的可视化涂胶监控系统实时监控胶粘剂的长度、直径、轨迹等关键工艺参数，确保胶粘位置的准确性。

据介绍，自冲铆接工序有实时监控系统，确保工序质量，另外激光在线测量系统利用激光定位设备和摄像技术，将拍摄的照片数字化，并与标准件进行比对，这一工序可将误差控制在0.2毫米以内；奇瑞捷豹路虎常熟生产基地生产的所有车身误差精确到±50微米，所有组合板与车身均按照一定比例进行三坐标分析，堪称世界一流的车身尺寸精度控制典范。

为进一步保证产品质量，质量工程师还对车身所有铆接点进行无损检测，确保铆接的可靠性；甚至对车身进行破坏性试验，将铆接点分离，在金相设备下测量铆接点的相关参数，以评估铆接性能，确保为消费者提供全球统一的高品质产品。

使用轻质材料

我们不仅仅关注全铝车身结构的应用，也会看在其他车型上如何更好地融入或者使用全铝车身结构技术。比如现款路虎揽胜极光和路虎发现神行都使用了一些铝制部件，其中路虎发现神行的尾门是铝制的，揽胜极光的前翼子板和尾门是复合塑料，悬架是铝制的。

新型后悬架的转向节和下控制臂采用薄壁空心铸铝材质。

在新型先进材料的技术方案方面，从设计一开始我们就会考虑哪些部位需要用高强度钢，哪些部位可以用铝，哪些部位复合高端塑料材料会更合适，以找到最具成本效益、最能体现汽车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款车的车型和定位不同，有的车型仍会采用钢制车身结构，有的车型则会采用全铝车身结构。

四、

通用凯迪拉克

凯迪拉克CT6车身尺寸为5223mm*1879mm*1498mm，基于全新欧米茄后驱平台打造，64%的车身框架采用铝合金材质，比纯钢车身轻99公斤。凯迪拉克在车底增加了密封钢质护板，提升了车辆的静谧性。

凯迪拉克车身图纸

车身结构

接下来我们通过白车身图片来初步了解一下这款车的车身结构。

CT6车身框架图

AB柱骨架、车门防撞梁、车身地板纵梁等部位采用高强度钢，提高车身强度；防撞梁、前纵梁、前轮罩、后轮罩、车身横梁等部位采用铝合金材料，实现减重。

CT6车身框架图

CT6的车舱基本都是铝合金材质，纵梁和前防撞梁也是铝合金材质，上面还有4根横梁，提高车身的扭转刚度（在高配车型比较常见）。

前舱正面图

这里的CT6车身并没有像捷豹那样采用铆接技术，而是采用了激光焊接，这种技术也应用于奥迪A8的ADS车身框架。

前舱上部侧梁区域

后轮拱区域

车舱上部侧梁及后轮拱区域采用铸造而成，并采用网状加强筋设计，在减轻重量的同时增加了刚度，实现了零部件的一体化，在发生碰撞时能有效吸收能量。

前地板面积

CT6的驾驶舱基本都是钢制的，只有中间的两根横向加强梁是铝合金的。CT6采用全时四驱，中间有传动轴，所以中部结构是凸起的。

后部地板面积

后防撞梁面积

CT6的尾部为铝合金材质，造型比较规整，从图中可以看到后排座椅无法放倒，备胎区可以选配全尺寸轮胎，后防撞梁与车身纵梁采用螺栓连接，方便碰撞后更换（目前防撞梁都是螺丝固定）。

从上图我们可以看到钢铝混合的痕迹，车身地板、发动机舱防火墙为钢板，车身中控台为钢板，地板加强纵梁、B柱内板为超高强度钢，地板加强横梁、门槛梁为铝合金。

连接过程

1. 铝激光钎焊

2.铝电阻点焊

3.FDS

4. SPR

连接过程照片及剖面图

1. 铝激光钎焊

铝激光钎焊是利用激光作为介质，使钎焊材料加热熔化并填充铝母材间隙的连接工艺，用于车顶、后盖外板的焊接。结构强度比普通焊接提高20%，焊缝表面光滑致密，生产效率高，约为一般连接工艺的300%。该技术在国内汽车行业尚属首次应用。

激光钎焊实景图

铝合金钎焊一般用于覆盖件，如顶盖与侧围的连接，与行李箱盖的连接等，焊缝美观，不需要抛光，可直接喷漆。

2.铝电阻点焊

铝电阻点焊是依靠电极压力下的电阻热将铝熔化并连接在一起的技术，是目前世界上最先进的铝焊接技术。该技术目前已经成熟，而随着CT6的正式上市，该技术也是全球首次运用在CT6车型上，并成为通用汽车的专利技术。

铝电阻点焊的焊头采用的是多环拱顶电极，这是一项通用的专利技术，这种电极表面具有多圈凸起的圆环，在焊接铝板时可以刺穿铝合金表面的氧化层，使铝板可靠连接。

但为了保证电阻点焊质量，每焊30-40次需对焊头进行自动磨削一次，以保证多环圆顶电极的形状和表面光洁度。

铝电阻点焊实拍图

一般用于较薄的铝合金钣金件的焊接，例如侧围外盖与内框的连接。

3.FDS

热钻螺钉是一种“冷”连接工艺，将螺钉压紧在工件表面，高速旋转螺钉，通过自攻在双（多）层金属板中形成螺纹，从而快速实现板料间的螺纹螺钉连接。在工艺水平上，单面枪大大提高了CT611复合材料在复杂工况下金属板连接的可行性，从而赋予车身设计更大的灵活性。该技术的优势在于具有优异的气密性和水密性，与传统焊接工艺相比，还具有优异的动态承载能力、耐久性和抗疲劳性。

FDS 应用图

FDS通常用于封闭空间，此时FDS只需要单侧空间的优势就发挥出来了，如图所示，前地板梁与侧板、门框的连接就是通过FDS实现的。

FDS铆钉工作流程图

自攻螺钉先放入图示的盒子中，然后机器自动将螺钉排列整齐并输送到螺钉连接工具中。通过透明的螺钉输送管，用高压空气将螺钉推到工具上。输送管的内径仅略大于螺钉，以防止螺钉在管内改变方向。同时，保证足够高的气压，实现快速有效的螺钉推入。

4. SPR

自冲铆接是利用高强度管状铆钉在高压下穿透上板，同时铆钉尾端穿透下板并在压力和下模作用下膨胀形成自锁连接，从而实现板与板之间的连接。此工艺实现了不同类型材料（铝、钢、塑料）之间的有效连接，连接强度是普通电阻点焊强度的120%。在倡导绿色制造的今天，自冲铆接是一种无烟、无尘、无热、能耗低、生产效率极高的绿色工艺。

SPR 应用图

一般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铆钉状态图

自攻铆钉安装在塑料带上，以卷筒形式供应。使用时，卷好的铆钉会安装在铆钉工具的滚轮架上，滚轮架不断旋转，为铆钉枪供应铆钉。凯迪拉克 CT6 车身上一共使用了 5 种不同的铆钉，用于连接车身的不同部位。不同的铆钉卷筒使用不同的颜色，以防止出错。

总结

凯迪拉克采用了钢铝混合材质，并没有像其他车型一样将钢铝材料分成大块，而是钢铝放在一个区域（爱驰是上部为钢下部为铝，蔚来是90%以上为铝），通过铝点焊、激光钎焊、FDS、SPR等方式连接，是目前全铝车身最成功的量产车型。