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ARCFOX的轻量化密码,到底是什么 [复制链接]

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文|Piero

铝,英文单词Aluminum

能让你想到什么?

想到幼时民间匠人风箱旁,即将凝固的刀剑;

想到上学路上,躺在书包里的饭盒;

而我想到的是,机械丛林中,其与周边金属奋力的融合。

铝,银白色轻金属,来源于矿山;

烧结于粉末,伴随高温的洗礼;

融化时与异族元素,分子间粒粒相拥,斗志昂扬;

只待炉膛敞开,如万马奔腾,形成一道道火光;

均质后伴随冷凝结晶的历练,终成板材;

经受落料机刀锋的磨练,惊惶间与凹凸两模拥吻,铝合金车身件至此诞生。

汽车车身结构的演变

铝合金车身件自打问世之后,一时间凭借其轻盈的小身板与白皙的皮肤,红遍大江南北,不知迷倒了多少汽车界男神。

但铝却并非男神们的初恋。

事实上,早在我国古代,就有木质结构的战车。但那时的战车由马牵拉,不能算作汽车;时光飞逝到年1月29日,一个叫卡尔·本茨的德国科学家获得了以汽油机为动力的三轮车专利,该三轮车沿用了三轮马车传统的木质结构。而这辆木质结构的三轮车,就是世界上第一辆汽车。

就这样,早期的轿车车身基本沿用了马车车身结构,整个车身以木材为主。木材是大家熟知的材料,它的重量较轻;由于汽车发展的开始阶段,动力性能并不优越,所以受到动力和续航能力的限制,木质车身结构存在了相当长的一段时间。就比如Standard公司在年制造的Fulham系列车型,使用的就是经典的木质车身。

但随着时间的演变,人们发现木质材料的车身并不能满足人类对安全性的要求。尽管其拥有重量轻的优点,但木质车身强度很低,因而碰撞安全性很糟糕。另外,由于木材本身属于易燃材质,这直接提高了木质车身结构的起火隐患。

为了提高车身结构强度以及安全性,当时的工程师们决定尝试使用承载能力较好的钢材。而历史的车辙也良好地证明了当时这一选择的正确性。在经过多次试验之后,年美国福特公司创造出了世界上第一辆使用钢结构车身的汽车,也就是被后人传为汽车神话的福特T型车。

从此之后,汽车界正式踏上钢结构车身之旅。

随着时间的演变,重量大、重心高、空间利用率低、舒适性差的非承载式车身,逐渐被承载式车身取代。年由文森卓·兰西亚发明的承载式车身结构的出现,真正实现了车身与车架的融合。而承载式车身结构凭借其良好的承载能力与强度一直延续至今,并得到不断完善和发展。

但在这一时期,得到完善和发展的可不仅仅是承载式车身结构本身,还有车身结构所选用的材料。随着世界性能源问题与环境危机的加剧,汽车轻量化逐渐进入人们的视野。而所谓汽车轻量化,指的是在不影响整车操控和安全性的前提下,做到车身质量最优。

而汽车轻量化的主要方式就是针对汽车结构与材料进行优化和改进。

在汽车轻量化方面,最先取得巨大进步的要数奥迪汽车了。年,由奥迪汽车公司和Alcoa铝业公司联合开发的全铝空间框架车身诞生;这种框架车身由挤压成型的中空构件组成,每个元件都是承载的实体,在拐角和焊接处则采用压铸件结点连接。这种全新的车身结构使得车身重量降低了约40%,但车身强度和刚度却反而增加了。

奥迪全铝车身的研发成功,大大提高了其他整车厂对铝这一轻金属的研发兴趣。

为了实现汽车轻量化与制造经济性的双重目标,人们开始将视野转向钢铝混合车身的开发。而在纯电动钢铝混合车身领域,有着较强技术能力的品牌,国外要数特斯拉,而自主品牌领域里面,要数北汽集团旗下的ARCFOX了。

ARCFOX与特斯拉的江湖

说起ARCFOX也许你有些陌生。

但说起其品牌的缔造者:北汽新能源与麦格纳,在江湖上可谓是名满天下:北汽新能源全球研发中心,布局六国八地,并有三电核心技术加持;麦格纳是全球排名前三的零部件供应商,拥有百年整车研发和制造经验,还是全球唯一可以在同一个工厂共线生产不同驱动车型的汽车供应商。

就在去年的1月15日,北汽新能源与麦格纳在镇江府兴师动众的拜了把子,并成立了一家叫做麦格纳卫蓝的新公司;各自磨拳擦掌,立志要干一番大事。

也许是因为受上汽、广汽等诸多车企都有旗下高端电动品牌的激励,麦格纳卫蓝成立伊始,就吃了秤砣,铁了心;决意集“卫蓝达摩院”众匠之力,打造一个全新的高端品牌。就这样,承担着北汽高端品牌、高端产业落地重任的ARCFOX品牌,得以诞生。

众所周知,瑞士日内瓦车展是世界范围内公认的“五大”国际车展之一,在汽车业的地位可谓举足轻重。但无奈的是今年的该车展,受疫情的影响而取消;但去年的日内瓦车展,可谓热闹非凡。各家车企犹如八仙过海,各显其能,纷纷亮出自家绝活。

正所谓,天下武功唯快不破,刚刚成立的麦格纳卫蓝,携ARCFOXGT赛道版、ARCFOXGT街道版和ARCFOXECFConcept概念车等3位秘密培养的大内高手,在该车展上与其他门派同时亮相,比武招亲;三位武侠不仅武功高强,而且样貌俊朗,引来众人驻足;一时间,消息传遍大江南北,可谓风光无限。

回去之后,那位叫做ARCFOXN60的武侠,就带领徒弟们闭关修炼。寒来暑往,9个月后,他的第一位徒弟正式出山(北汽麦格纳以9个月时间,完成首辆钢铝混合车型下线,书写行业最快历史),尽管套路与师父稍有不同,但那套钢铝混合拳,着实深得师父真传。

钢铝混合拳可谓江湖绝学,练就此功者自然凤毛麟角。

但中年肥臀元帅,马斯克的麾下大将特斯拉,确是其中响当当的一位。

年,诞生在美国加利福尼亚州的Model3,白车身主要由四种材料组成:铝材(灰)、低碳钢(蓝)、高强度钢(*)、超高强度钢(红)。

为了避免后轴电动机引起车身前后不平衡,Model3在车尾处集中了大量铝制结构,用以减轻后端车身重量,将超高强度钢集中于乘客舱,以此布下数个H形防撞方阵,以御敌人骑兵冲击。

为应对诸如25%偏置类的重叠面碰撞事故,车头纵向防撞梁两侧,加装一段弧形超高强度钢结构;考虑到在骑兵日常行进之时,不免出现战马瞬间耳鬓厮磨,为促进伤口愈合,在车侧和后翼子板,使用了强度较低、硬度较软低的低碳钢。

如此一来,引得众人疑虑。ARCFOX和特斯拉放着武林中防御能力相当强的全钢铁布衫不练,为何偏要练就这钢铝混合拳呢?答案还得从钢铝混合拳的优势谈起。

钢铝混合车身的独门绝技

生活中女孩们经常说:一轻百样好;

在赛车界也有句话广为流传:多一马力不如轻10斤;

道理也很简单,让飞檐走壁的时迁换成鲁智深的体型,自然无法实现探囊取物。

有资料显示,汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%至8%;这样一来,我们可以计算出:汽车整车质量每减少公斤,百公里油耗就可降低0.3至0.6升。

随着全球各国陆续发布燃油车禁售时间表,电动汽车的发展早已成为趋势。燃油车的油耗随着车身重量的减少而大幅降低;对于电动汽车同样如此,唯一的区别在于油耗之名被电耗取代。

目前,电动汽车厂商为了降低驾驶员的里程焦虑,纷纷大幅提升续航里程。而提升续航里程的诀窍,无非就是三点:车身轻量化、三电效率提升、风阻系数降低。

决定三电效率和风阻系数的因素,主要为电池密度和车身造型,此处暂且不论。

前文已经提到,车身轻量化,指的是在不影响整车操控和安全性的前提下,做到车身质量最优。

目前随着汽车续航里程的增加,电池包的重量无疑已基本超过了kg。如果想进一步提升续航里程,办法只有两点:其一、提高电池能量密度;其二、降低车身重量。目前诸多厂家抛弃了磷酸铁锂电池,而选用了能量密度更高的三元锂电池。但随着电池密度的提升,自燃的风险也显著增加。

因此,最根本的办法依然是,直接降低车身重量;就这样钢铝混合车身体现出了其巨大优势。

资料显示,铝的相对密度为2.7,铁的相对密度为7.87;从重量角度看,单位密度的铝要比铁轻65.69%。因此,以铝部分代替传统的钢用于制造汽车,可使整车重量大幅降低。

当你的爱车因为使用钢铝混合车身而成功瘦身后,你会惊奇的发现,自己的座骑竟然有如此澎湃的动力表现。绿灯起步时,引来的那些艳羡眼神,会让你突然意识到:原来生活还可以如此美好!

当然,使用钢铝混合车身后,收获的将不仅仅是澎湃的动力,还有非凡的耐力。它将大幅降低你的里程焦虑,如果再能搭配一套牛逼的动力电池,你将从此走向人生巅峰!

这时有人会说:既然钢铝混合车身,能带我走向人生巅峰,索性直接给我上一盘“全铝车身”,让我得以君临天下。

没错,全铝车身能够让座驾变得更轻,且在行业中已经有部分车型使用,例如路虎揽胜、奥迪A8、特斯拉ModelS、捷豹XFL等。

但目前全铝车身的价格比较高昂,因此如果你希望自己的爱车,有很高的品价比的话,那么钢铝混合车身,一定是你的不二选择。

钢铝混合车身,安全吗?

也许你会担心,用钢部分代替铝是否安全?

确实,如大家所担心的一样。在福特推出铝质F-卡车的时候,众车企都对它使用高强度铝材这一做法进行了大量抨击,称其性能不如钢。

而倔犟的福特表示不服,因为在福特眼里,自家苦心打造的铝制车身,才是汽车界新的霸主;于是其邀请IIHS进行了一次碰撞测试,结果显示:铝制的F-猛禽的安全评级超过了诸多出色的钢材车身的皮卡。于是在此事之后,铝部分代替钢不安全的神话直接被打破,人们也开始加强了对铝这一原子序数为13的轻金属的了解。

事实上,大量使用铝合金,已经是豪华品牌的标志,而且用铝部分代替传统的钢来制造汽车,能够使得汽车整体强度和韧性大幅提升,对车身稳定性,碰撞安全性起到明显作用。

而钢铝混合车身碰撞安全性的提高,源于铝材优良的吸能特性;该特性在汽车碰撞中展现了明显的优势:当钢铝混合车身发生碰撞时,汽车前部的变形区会瞬加产生皱折,并吸收大量的冲击力,以此实现对驾乘人员的保护;另外,随着钢铝混合车身自身重量的减轻,其在碰撞时产生的动能会相应减小,由此碰撞冲击力也会大幅降低。

另外,铝金属自身具有钝化特性,因此铝合金表面很容易生成一层极薄的氧化铝膜(0.01-0.02um),这大幅度提升了钢铝混合车身的抗腐蚀性。

钢铝混合车身唯一的问题在于:铝材和钢材的熔点相差很大,因此将钢铝很好的焊接在一起的工艺难度较高。但是ARCFOX通过使用CAE技术,进行车身结构优化,并针对车身下铝上钢的材质结构,采用个机器人,协同控制下的SPR和FDS(自冲铆接/自攻螺钉)等世界领先的铆接工艺,完美地解决了这个难题。同时,ARCFOX钢铝混合车身的生产节拍达到30JPH,即一小时可以生产30辆工艺难度较高的新车,先进性和效率超越豪华合资品牌,在国内可谓首屈一指。

目前使用了钢铝混合车身的Model3已经量产,而ARCFOXN60预计今年下半年才能正式上市;凭借他那钢铝混合铠甲下,高端、极致的内在品质,定会有相当抢眼的表现。

最后,我想说的是:如果说汽车是件艺术品,那么包含了车身造型和结构美学的车身艺术,就是这件艺术品的灵*;显然,钢铝混合车身符合最新潮的结构美学,在艺术的道路上也定将走的更远。

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