近來,幾乎每一款新車在上市時,廠商的產(chǎn)品宣傳文案里總是少不了“全新一代車型采取輕量化技術(shù)后,比上一代車型輕了XXX斤”,不難看出,如今各大車企都在主打輕量化,那么為什么現(xiàn)在的汽車都要“玩”輕量化呢?
首先我們得說說什么是汽車輕量化。汽車輕量化的概念就是在保證汽車的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)以及安全性能的前提下,盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量,從而提高汽車的動力性和操控性,減少燃料消耗,降低排氣污染。

從賽道到民間 輕量化趨向普及化
汽車輕量化最早出現(xiàn)在賽車和超跑身上。通過在車身結(jié)構(gòu)上用鋁合金、鎂合金代替鋼材料的方式,減輕整車的重量,從而降低車輛的慣性,使得車輛在賽道上不管加速、減速、還是過彎道,都能更快更靈活,而且輕量化的運用,還會使得整車的重量分布更為均勻,提升賽車和超跑的操控性。

隨著我國汽車保有量不斷攀升,能源短缺、霧霾污染等問題日益凸顯,“節(jié)能減排”成為每個車企的追求目標(biāo),這使得輕量化也被廣泛應(yīng)用到普通汽車身上。輕量化的廣泛應(yīng)用,使得車輛在提升操控性和動力性的同時,還有出色的節(jié)油表現(xiàn)。研究實驗表明,若汽車整車重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;汽車整備質(zhì)量每減少100公斤,百公里油耗可降低0.3-0.6升。

此外,輕量化之后的汽車比曾經(jīng)整備質(zhì)量較大的汽車,在很大程度上還更安全。因為車越輕,自身攜帶的動能(動能取決于速度和質(zhì)量)就越少。在碰撞發(fā)生時,需要汽車緩沖區(qū)吸收的動能也就減少了。在碰撞事故中導(dǎo)致車內(nèi)乘員受傷的主要原因就是動能沒有被車體吸收而是要由車內(nèi)乘員共同吸收。所以安全的車,在同等速度碰撞時應(yīng)該是所帶動能盡可能少,而車身吸收的動能盡可能多,而輕量化后的車身更易吸能潰縮,從而保證車內(nèi)人員安全。
因此,車身變輕對于整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、車輛操控穩(wěn)定性、動力性能、碰撞安全性都有很大的益處。
汽車輕量化百利而無一害?
從汽車輕量化的優(yōu)點看,輕量化似乎是一件大好事,但凡事都是一把雙刃劍,目前汽車輕量化面臨的問題就是成本高,這體現(xiàn)在三個方面上,研發(fā)成本高、制造成本高、用車成本高。
研發(fā)方面,對于一貫使用鋼為主要材料的傳統(tǒng)汽車制造商來說,換用其他輕量材料意味著要研究合理的結(jié)構(gòu)簡化和輕質(zhì)材料的運用工藝。比如鋁合金與其他材料不好連接,所以要掌握鋁合金的焊接或黏合加工技術(shù),投入的研發(fā)就比高強(qiáng)度鋼的焊接困難許多。其它新材料也面臨類似的問題,比如鎂合金耐腐蝕性差、廢品率高;碳纖維成型工藝?yán)щy,材料在加載情況下的變形性能和強(qiáng)度等,都需要投入大量的人力和財力。

除了研發(fā)成本之外,制造的成本也不便宜。尤其是碳纖維這樣的新材料,目前在汽車制造領(lǐng)域,也只有像寶馬、蘭博基尼等極少數(shù)企業(yè)掌握了相對低成本的制造方式,因此才能做出諸如BMW i3這樣大量運用碳纖維構(gòu)造的車,并且價格也逐漸變得讓大家能接受。
在車主用車方面,維修成本也會較高。諸如鋁合金、鋁鎂合金如果出現(xiàn)變形,無法像鋼板那樣通過鈑金修復(fù),只有輕微形變可以做修復(fù),稍微大一點的變形基本就需要靠更換或部分切割再焊接的方式修復(fù),維修的物料和人力成本自然就上去了。

不過,隨著近些年鋁合金、鎂合金普及化率的提升,成本也逐漸被平攤。曾經(jīng)只有極少數(shù)超級跑車和頂級豪華轎車才能使用的鋁合金,現(xiàn)在也逐漸下放到相對低級別的車型上,不過相對低級別車型的輕量化材料還是占比較少,所以要實現(xiàn)廣泛的汽車輕量化還需要一個漫長的過程。
輕量化的趨勢不可阻擋
無可置否,輕量化將是未來汽車發(fā)展的方向,在節(jié)能環(huán)保的大背景下,國際車企對輕量化的重視程度相對較高,寶馬、奧迪、捷豹等推出了不少輕量化車型。
中國合資車企與自主品牌同樣在輕量化領(lǐng)域追趕潮流。上海大眾推出的全新明銳,就通過設(shè)計輕量化、材質(zhì)的輕量化以及工藝的輕量化,使得車身減重最多達(dá)到90千克。奇瑞選用了杜邦公司的Zytel PA高性能聚合物聚酰胺樹脂/尼龍材料,以及Vamac乙烯丙烯酸酯橡膠材料,可以將進(jìn)氣歧管乃至氣缸前蓋、風(fēng)管等零部件重量減少30至40%。

未來汽車輕量化會持續(xù)發(fā)展,并且高成本、效果好的新興材料會越來越多地取代傳統(tǒng)的高強(qiáng)度鋼,但受限于研發(fā)成本等諸多因素,會是個較為漫長的過程。不過隨著輕量化材料的普及,相信不久的將來,輕量化汽車會走進(jìn)千家萬戶,和“新能源”技術(shù)一起共同打造更加清潔環(huán)保的生態(tài)環(huán)境。(轉(zhuǎn)載自文書車云)
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