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1個車身14種拼接法 奧迪A8全鋁車身解讀—臻盟壓鑄

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發表時間:2018-09-12 16:08作者:臻盟小編

對于奧迪來說,科技是扎根深處、不可抹去的基因。從quattro全時四驅、LED矩陣式大燈、MMI人機交互再到TFSI渦輪增壓汽油直噴發動機,無一不體現著奧迪對于技術的追求。

  除了這些,奧迪引以為傲的ASF(奧迪空間框架式車身)技術也代表著目前較為先進的車身設計水平。近日,在奧迪技術日上,奧迪透露了關于新一代奧迪A8全鋁車身的信息。相比現款車型,新一代奧迪A8車身輕量化更進一步,ASF框架式車身技術也進行了升級。

奧迪A8全鋁車身

一、奧迪ASF技術發展史

  在了解奧迪ASF技術發展史之前,先讓我們來了解一下何為奧迪ASF技術。

  奧迪ASF技術是Audi Space Frame技術的簡稱,意為“奧迪空間框架結構車身技術”。該技術遵循了仿生學的原理,從自然界的動物身上汲取靈感。通過優化車架結構,并在關鍵部位應用超高強度材質、非承重部位應用輕量化材質,來達到整車輕量化的目的。

  車身骨架大量應用輕量化材質,車身不同部位將最輕的質量和最優的性能結合在一起,共同構成整個車架。這就像動物的骨骼一樣,不同的骨塊結合構成整個骨架。

奧迪A8車身技術1982年,奧迪就開始“高度鋁制轎車”項目,開始研發鋁制車身。該項目當時由奧迪輕量化設計中心主任Heinrich Timm主導,并得到了當時大眾集團主席皮耶希的支持。

奧迪100車身框架兩年之后,1985年漢諾威交易會上,奧迪首次展示了鋁制外殼車身的奧迪100,兩名女子不需要任何幫助就可以輕松舉起整個車身。

奧迪A8車身技術隨后在1987年,奧迪將全鋁車身技術應用到奧迪V8車型上,1988年奧迪對該車型進行了量產,奧迪V8也就成為了奧迪首款應用全鋁車身技術的量產車型。

奧迪全鋁車身為了進一步擴大影響力,引起人們對于奧迪全鋁車身技術的關注,奧迪專門打造了一款用于展示全鋁車身技術的概念車——Audi Avus,并在1990年進行了全球展示。

奧迪A8車身1993年,法蘭克福車展上,奧迪展出了奧迪A8 ASF(Audi Space Frame)概念車,這輛車車身完全由鋁制材料構成。一年之后,日內瓦車展上量產版的鋁制車身奧迪A8正式投入市場。

第一代奧迪A8第一代奧迪A8的推出也意味著奧迪ASF全鋁車身技術逐漸成熟。

奧迪A8全鋁車身經過20多年的發展,奧迪已經有9款車型應用了該技術,累積銷量超過100萬輛,遠超世界上任何其它汽車制造商。

奧迪A8車身技術1999年,奧迪推出了A2車型,在這款車型上,奧迪首次用到了激光焊接技術,這解決了鋁合金材質連接困難的難題,對于日后全鋁車身技術大規模應用起到了推進作用。

奧迪R8 V10 性能版技術解析目前,奧迪A8和奧迪R8代表著最純粹的ASF車身技術,這兩款車鋁合金材料占比都在58%以上。奧迪TT、奧迪A7和A4等車型則緊隨其后,未來隨著成本降低,該技術將逐漸覆蓋奧迪大部分車型。



二、車身輕量化技術不斷發展意味著車身變輕?

  新一代奧迪A8車身技術在之前車身技術基礎上進行了升級和改進,車身材質種類更多、車身連接技術更加先進、車身框架安全性能也更好。對于奧迪A8系列車型車身技術的發展,我們可以通過下圖非常直觀地了解。

奧迪A8車身通過奧迪A8第二代車型到第四代車型車架對比,不難發現車身結構逐步得到升級和完善。在車身重量方面,第四代奧迪A8相比第二代車型明顯降低。

  細心的同學可能會發現,第四代奧迪A8雖然比第二代車型車身重量降低,但是和第三代奧迪A8相比,車身重量卻增加了。如果你再看新一代奧迪A8的車身重量,你會感到更加疑惑。

奧迪A8車身新一代奧迪A8(D5)車身重量達到了282kg,相比第四代車型車身重量又增加了不少。不是說車身輕量化更進一步嗎?怎么車身到后來越來越重?

  這主要是為了滿足最新的碰撞法規、讓車輛的安全性更好,新一代奧迪A8的車身進行了很多加強,相比現款車型,新一代奧迪A8車身剛度提升了24%。同時,新一代奧迪A8鋁合金材料占比達到了58%,從這個角度來看,奧迪A8的輕量化水平確實是得到了提高。

  車身重量增加并不代表著奧迪輕量化技術不夠先進,我們拿寶馬7系作為對比。

碳纖維;寶馬7系在車身輕量化方面也做了很多努力,比如應用了大量碳纖維復合材料,但是寶馬7系的車身重量還是比奧迪A8更重。奧迪方面表示,目前競品車型車身重量還沒有低于300kg的。

三、全鋁車身并非只有鋁合金材質

  相比現款車型,新一代奧迪A8車身材料種類得到了增加,達到4種。首次應用了碳纖維復合材料,這擺明了是向著自家旗艦超跑R8靠近。

鎂合金車身的整體框架由鋁型材搭建,關鍵部位采用鋁制鑄件進行聯接,保證結構強度,車身表面采用鋁制鈑金件。為了進一步降低車身重量,車廂后部采用了碳纖維材料。車廂部分采用高強度合金鋼。

新一代奧迪A8車身加長之后的奧迪A8L車身材料與奧迪A8車型保持一致。

新奧迪A8L車身結構圖示為新一代奧迪A8L車身結構,整體布局與奧迪A8基本保持一致,但是在細節之處還是存在差別。比如說出現在奧迪A8L車頂上方的橫梁。

在一定程度上,這根橫梁會起到加強車身的作用。但其主要作用還是用于全景天窗的布置。不少人錯誤地認為,有這根橫梁的車型會配備普通小天窗,沒有橫梁的車型則會配備全景天窗。其實事實正好相反,這根橫梁正是為配備分段式全景天窗而放置的,沒有這根橫梁的車型則會在車頂覆蓋鋁板,并搭載普通小天窗。

奧迪A8車身結構其實這一點可以在現款奧迪A8車型上得到驗證,從這張車身示意圖不難看出,奧迪A8車型車頂沒有出現橫梁,其車頂覆蓋了鋁板,并配備普通天窗,而不是配備全景天窗。




新一代奧迪A8/A8L車身材料構成比例
鋁合金合金鋼碳纖維復合材料鎂合金
58%40.5%1%0.5%
愛卡汽車網制表 www.xcar.com.cn

  四種材料如果按照種類再進行細分的話,材料種類可以達到29種,其中包括11種鋼材、16種鋁材、1種鎂材和1種碳纖維復合材質。

四、車身包括多種材質考驗拼接技術

  多種材質的應用意味著車身連接方式需要進行改進和優化,這也是新一代奧迪A8車型面對最大的挑戰。

全新奧迪A8車身多種車身材料混合搭配意味著連接方式需要進行改進和優化。

奧迪R8 V10 性能版技術解析好在自家跑車奧迪R8也同樣采用多種車身材質,為新一代奧迪A8提供了參考方案。解決好不同材料之間的連接問題是關鍵,自切削螺釘聯接、激光焊接、鉚接等技術大量應用在車身上。

新一代奧迪A8車身新一代奧迪A8車身的連接方式達到了14種,其中包括MIG焊、遠程激光焊等8種熱連接技術和沖鉚連接、卷邊連接等6種冷連接技術。



  在新一代奧迪A8的后座背板處布置有一塊碳纖維面板,碳纖維材質的加入對車身連接技術提出了更高的要求。

奧迪A8車身為了進一步降低車重,新一代奧迪A8后排座椅背板采用了碳纖維復合材料。由于無法噴漆,這塊碳纖維板是在總裝階段才進行安裝的。

奧迪A8;奧迪A8全鋁車身;奧迪A8車身結構從這張現款奧迪A8車身部件圖不難看出,現款奧迪A8后座背板采用的是鋁合金材質,新一代奧迪A8應用的碳纖維復合材料后座背板密度減少45%,重量減輕50%。

奧迪A8車身關于這塊碳纖維背板再多說兩句,奧迪將其稱之為增強型碳纖維復合材料。這塊背板由多層碳纖維布料組成,碳纖維布料中纖維編織方向不同,使得整塊面板受力更加均勻。

奧迪A8車身技術解析不同材質之間應用不同的連接工藝。

奧迪A8車身在車輛B柱位置,新一代奧迪A8在材料連接上應用了卷邊及黏貼封邊技術,這種冷連接方式可以將不同材質有效地固定在一起。

奧迪A8車身結構鋁合金板材、熱成型超高強度鋼和普通鋼通過卷邊連接方式貼合在一起。

  因為不同材質之間熱脹冷縮程度不同,最后B柱還采用了Piece-locking連接方式,即在卷邊處每隔一段距離就打一個凹坑,以確保三層材料完全貼合在一起。

奧迪A8車身連接工藝為了確保連接緊固,三種材質之間還用了粘合劑連接和鉚釘連接。

  不只是B柱采用了卷邊連接、粘合劑連接、鉚接等冷連接方式,在車輛的A柱、C柱和車頂位置,同樣采用了相同的連接方式。

新一代奧迪A8車身這種復合型連接方式可以讓A柱變得更細,駕駛員在車內的視野更好,同時C柱變細,后門開口更大,高度提升14mm,寬度增加36mm,后排乘客腿部空間增加28mm,后排乘客上下車更方便。

五、全鋁車身生產環節很挑剔

  目前,奧迪A8的全鋁車身只能在德國內卡蘇姆工廠生產,整個生產過程自動化程度非常高。除了生產環節要求嚴苛外,對于成品,奧迪還有著自己的一套檢驗方法。

奧迪A8車身工廠內卡蘇姆工廠有專門用于生產奧迪A8車身的車間,整個車間面積約50000㎡,共有500臺機器參與生產。

奧迪A8車身工廠整個生產過程自動化程度相當高,生產自動化率在85%左右。

奧迪A8車身工廠在車身品質保障方面,每個車身都有2000個檢測點。每個班組每天生產的車身中都會有一臺被格外抽檢,抽檢的車身檢測點多達6000個。

奧迪A8車身工廠高程度的機械化生產讓奧迪A8的車身造型更加富有挑戰性,新一代奧迪A8的車身腰線采用了反折設計,這對于加工工藝有著非常高的要求。



六、全鋁車身不安全?

  汽車的安全性和車身重量之間并沒有什么因果關系,相比車身重量的影響,車身關鍵部位的結構剛度和整體車身框架設計更能體現一輛車的安全水準。

奧迪A8車身技術比如說在車輛的B柱位置,新一代奧迪A8應用了熱成型超高強度鋼。其制作方法是,將鋼材加熱到超過1000℃的高溫,然后迅速放入200℃左右的水冷壓模中快速成型。

  整個B柱雖然是由一整塊鋼板組成,但是我們可以明顯看到上下分為深色和淺色。這是因為B柱上下部分冷卻溫度和冷卻時長不同。深色部分強度更高一些,淺色部分強度稍弱。

  作為整個車身最為關鍵的部位,B柱設計上下部分不僅采用了不同的強度,整個B柱橫截面的厚度也不一樣,從上到下,B柱的厚度分別為1.7mm、2.0mm、1.7mm和1.5mm,不同的厚度通過軋制和熱成型工藝制成。B柱不同的厚度分布情況和上下部分不同冷卻時長讓B柱上部強度高,下部強度稍弱。當車輛發生側面碰撞時,B柱上半部分確保車廂完整性,下半部分可以減緩碰撞沖擊力,讓車內乘員更加安全。

奧迪A8車身技術另外,在發動機防火墻位置、前排乘客前方,車身也采用了熱成型超高強度鋼,確保車輛發生正面撞擊時,發動機不會侵入到車廂內部。

奧迪A8防火墻整個前防火墻其實是由三塊不同厚度的熱成型超高強度鋼焊接在一起的,其中兩側鋼板厚度為1.3mm,中間鋼板厚度為1.8mm,這樣可以在保障安全性的同時降低防火墻重量。

鎂合金我們再來看一下這張圖,不難發現,在關鍵連接部位,車身都采用了鑄造鋁合金材質,確保剛度。在發動機艙位置布置有兩條擠壓成型鋁合金縱梁,可以緩解碰撞沖擊。

  整個發動機前艙碰撞時分三層來緩解碰撞力,其中我們上面提到的兩條前縱梁采用擠壓成型鋁合金材料,相比現款車型,強度增加31%,重量減少26%。在翼子板處采用高強度合金鋼,防火墻處采用熱成型超高強度鋼。

  在車廂部分,車廂底部采用了鋁合金板材,相比現款車型,強度增加30%,延展性增加40%,重量減輕15%,底板良好的延展性與B柱底部搭配確保車輛側面發生碰撞時能有效吸收能量。

奧迪A8車身發動機艙支架采用了鑄鎂合金材質,剛度性能出色,密度相比現款A8的鋁制部件降低45%,重量減輕28%,減重大概500g左右。塔頂位置采用了鑄造鋁合金,厚度比較薄,但是強度完全滿足要求。

新一代奧迪A8車身新一代奧迪A8在結構設計方面采用了大量環形結構,大大提高了抗扭性,整車剛度增加。相比現款車型,新一代奧迪A8動態剛度性能提高24%,輕量化指數提高12%,車身前部剛度提高14%。

奧迪A8后縱梁圖示為新一代奧迪A8的后縱梁,該部件采用壓鑄工藝,是整個車身最大的鑄鋁部件,同時后縱梁布置了大量的仿生學肋條式設計,強度相比現款車型增加50%。

七、全鋁車身維修貴?

  不少人認為全鋁車身維修特別貴,有一定的道理,但這也不完全對。對于大碰撞來說,全鋁車身由于焊接困難等原因確實比較難維修,一般會采用換件處理方式,這無疑讓維修成本提高。但是奧迪通過研究發現,90%的車輛事故是發生在低速情況下,為此,奧迪特地對全鋁車身進行了結構優化,大大提高了維修便利性和可行性,從這個角度來看,全鋁車身并不比普通鋼材車身維修貴,這一點也可以通過奧迪A8在德國的保費可以看出,采用了全鋁車身技術的奧迪A8在德國的保費處于最低一檔水平。

奧迪A8車身全鋁車身對于加工工藝要求較高,類似新一代奧迪A8的腰線,要想達到這種效果需要對鋁材進行多次加工翻折。因此發生較為嚴重事故后,全鋁車身維修難度大,但是小磕小碰維修難度并不大。

  編輯點評:對于全鋁車身技術,不少人存在著這樣或那樣的誤解,比如說誤以為全鋁車身安全性不高、維修費用高昂、只出現在高檔車型上等等,其實隨著材料技術的進步,未來全鋁車身將成為一種趨勢,而奧迪則把握住了先機,走在了時代前沿。

奧迪A8全鋁車身

  鋁合金和碳纖維復合材料等輕量化材質的大量應用是奧迪ASF全鋁車身技術最明顯的特征,這項技術改變了車重隨著汽車行業發展不斷上升的趨勢,輕量化車身對于提升整車操控性和燃油經濟性有很大幫助,相信未來全鋁車身技術會得到普及。


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