汽车钢板车身越厚越安全吗?
介绍我们过去经常见面的议题。
然而随着科技的发展,车身材料早已跳出“钢板”的范畴,出现越来越多的材料。比如如今越来越普及的铝合金、碳纤维,另外还有一个新名词——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!
1
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。
低碳钢板具有很好的塑性加工性能,强度和刚度也能满足汽车车身的要求,同时能满足车身拼焊的要求,因此在汽车车身上应用很广。
为了满足汽车制造业追求轻量化的要求,钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的,抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性,可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求,从而减轻了汽车重量。
采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能,防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕,延长了汽车的使用寿命。
那么,钢板是越厚越好吗?
这一直是大家讨论的热门话题。关于各系和各级别车型的钢板厚度,目前较普遍的一个观点认为,日系车钢板较薄,而德系美系车钢板相对较厚。
有媒体做过测试,得出结论:尽管车身的整体刚性并不完全取决于钢板的厚度,同时还受到车身结构设计以及所用材料的影响,但不得不说,钢板厚度仍然是一个非常重要的参考因素。在同样材质的钢板下,钢板厚度越厚,对冲击力的抵抗就越强。
另外要重点指出的是,并非车越小皮就越薄,而且日系车也并非钢板都很薄。
代表品牌:日产
根据日产公布的产品计划,其2017年以后发售的新款车中,超高强度钢材的使用比例将达到25%。旗下品牌英菲尼迪Q50也采用了与日本钢铁公司和日本神户钢铁公司联合开发的1.2GPa高成形性超高强度钢材。
2
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
有“轻金属”之称的铝金属,相比传统造车材料所用的铁和钢,拥有质轻、耐磨、耐腐蚀、弹性好、刚度和强度高、抗冲击性能优、加工成型性好和再生性高等特点,成为了使汽车轻型化的首选材料。铝的比重轻但不够硬,为了增强强度,所以要把它制成合金并施予热处理。
曾有专家计算:如果将一辆汽车上的钢铁全部更换为铝,可为整车减重20%以上。同时,由于车身的轻量化,车辆的性能表现将得到进一步增强,制动性能也相应提升。在出现碰撞时,它比钢制车身具有更明显的弹性优势,从而更好地吸收冲击力,保护车内人员的安全。
虽然全铝车身的优势随便一数已有这么多,但铝材价格的相对高昂,成为了制约“铝取代钢”的前进步伐。需要指出的是,由于铝材的熔点较低、可修复性差,维修技师需要使用专用铝车身修复工具及特殊的工艺方法,才可以进行修复。所以,铝合金车身的维修费用非常高。如果发生扭曲性碰撞,最好的办法就是换新件,因为维修费用可能比换新件的费用还高。
代表品牌:福特
福特堪称业内大规模应用铝合金做车身的先锋。还记得材料人网之前发布的福特发布全新F150的新闻吗?这种车型是全球第一款采用全铝车身的皮卡。
千万别小看这个将铝车身替换钢制车身的举动,对于福特来说,这完全是一场豪赌。福特F系列皮卡是北美市场最畅销的车型,而F-150是其中销量最高的车型。一旦失败,后果将十分惨痛。尽管业内对福特全铝车身这一举动褒贬不一,但对于福特的决心无人怀疑。
3
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
镁是工程应用中最轻的金属结构材料,其密度仅为1.8克/厘米 3,是钢的1/4,铝的2/3。由于镁合金质量轻、强度高、阻尼减震性好,还具有优良的切削加工性能,在航空、航天、汽车、轨道交通和电子工业中具有十分广阔的应用前景。目前,镁的使用量还较小,因此发展镁产业还具有巨大的机会和潜力。
镁的抗冲击能力较强,但化学活性很强,防腐性能较差,所以镁制品都以合金的形式存在。镁合金的强度比铝合金和铁高。
镁合金重量轻,吸震性能强,铸造性能好,不仅是最适合铸造汽车零部件的材料,也是最有效的汽车轻量化材料。
目前在汽车制造业中,镁合金鉴于种种原因,没有得到大力推广和使用,主要应用在发动机罩盖、方向盘、座椅支架、车内门板、变速器外壳等方面,但还没有使用镁合金薄板制造车身板件并投产进入市场的实例,而通用汽车目前进行的研究,正是镁合金车身板件的制造。
代表品牌:通用
通用汽车在1997年引进C-5 Corvette时,就使用了整片镁合金压铸的车顶框架。
目前,通用汽车公司已开发出了采用热成型加工镁合金板材零部件并且可以防止腐蚀的方法,并且正在对开发出的零部件进行测试。通用曾计划在2013年第四季度制造出50台使用镁制车身板件的车辆,并销售给客户,但后来不了了之。
4
碳纤维
优点:重量轻,吸震性能强
缺点:成本高
碳纤维是把碳纤维用树脂凝固成形的东西,其特性是非常轻、较具弹性(吸震佳)、舒适性高,但表面硬度不佳,当施予之外力高于其破坏强度时,会造成断裂。
碳纤维的强度高于超高强度钢2倍以上,且重量轻,价格昂贵,是超跑的首选。
近年来,由于碳纤纱需求大增,造成材料短缺,因此价格居高不下。目前大部分车企对于碳纤维的高成本望而却步,仅仅在小范围、非核心部件上采用。
代表品牌:宝马
宝马对碳纤维的偏爱是显而易见的,在自己车型上使用碳纤维已有10年历史。旗下i3纯电动车与i8混动跑车是目前为止全球唯一大规模使用碳纤维的民用车型。
除了在自家的车型上大量使用外,宝马还在碳纤维生产方面大手笔布局。宝马与西格里集团合资共建的西格里汽车碳纤维公司摩西湖工厂有望于今年扩建成功,产能由目前的3000吨增加到9000吨,将成为世界上最大的碳纤维生产基地。
编辑:何羽