未来属于铝合金材料--访捷豹路虎汽车公司研发及技术总监Wolfgang Epple博士

访捷豹路虎汽车公司研发及技术总监Wolfgang Epple博士

作者:Jens Meiners 陈芳芳 发布时间:2014-08-22
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日前,捷豹官方宣布,将在2014年9月正式发布旗下全新中级轿车XE,该车除了采用自主研发的2.0T发动机外,在整车材料的应用方面有了全新突破.

日前,捷豹官方宣布,将在2014年9月正式发布旗下全新中级轿车XE,该车除了采用自主研发的2.0T发动机外,在整车材料的应用方面有了全新突破。与宝马3系Li 2.0T车型和奥迪A4L 2.0T车型相比,XE车型百公里油耗仅为6.3L。对于越发严格的排放法规而言,新技术的推出也势在必行,同时更低油耗的车型则可为消费者节省更多的开支。

20世纪70年代,航空工业的快速发展带动了轻量化材质的大规模运用,铝合金的使用更为多元化,材质属性和特性的运用也更为灵活。大量事实证明,由铝合金打造的汽车拥有传统钢制汽车所无法比拟的高强度、高耐久性、高效率及节能环保等优势。

早在2003年,捷豹便将航空工业采用的全铝合金车身技术运用在了第6代XJ上,开启了捷豹产品的“瘦身”时代,也为捷豹车辆烙上了航空技术的烙印。而今,重磅回归的捷豹F-TYPE更是集捷豹超过半世纪的轻量化技术之大成,采用了特别为其冶炼的AC300——耐撞击高强度铝合金。F-TYPE在赛道上的敏捷身手,便是这款全新轻量化战袍焕发的活力。

为此,捷豹XJ成为同级车中惟一一款采用航天工业顶尖铆钉胶合科技与液压铆合设备制造全铝合金车身的车型,拥有着2800个由88台机器人装配的镀锌硼钢铆钉。该铆接工艺可以在不破坏铝质材料的情况下,使得各汽车部件之间形成高强度、高刚度的连接,车身比等量钢材坚韧60%,重量也减少40%,并且达到完美的50/50配重平衡。

只有如此高强度、高刚度的脊柱才能够支撑起整个车身,并在捷豹奔跑驰骋时承受住外力的强压与碰撞,让驾乘者毫无顾虑地从容享受捷豹释放的生命力。


图1 Range Rover轿车的铝合金车架比相同钢材制造的车架重量减轻了180kg

在全铝车身研究方面,捷豹路虎汽车(JLR)公司下足了功夫。在2014年初展示的F型跑车中,JLR公司成功地利用6063 T6材料的整根型材制作了车顶纵梁。这就使得轿车的A立柱做得非常的细长。省略了B立柱,无窗框的前侧玻璃窗也是当时提出的设计要求。车辆侧面的零部件是用壁厚0.9mm的高强度AC 6000铝合金材料制作的。整体压制的结构件无需任何连接。在形状复杂的结构件中,JLR公司使用的是AC 300铝合金材料。捷豹对整体式的发动机舱盖也感到非常自豪,他们认为这是目前铝合金外部构件最据代表性的艺术性冷挤压工件了。

不仅是F型跑车,也包括敞篷车,其85%以上的车架都是用铝合金板材、铸铝件和铝合金挤压型材等材料制造的;9%的是用高强度钢材、4%是合成材料制造的。车身前端支架和仪表板的横梁托架则是用镁合金制造的。

铝合金结构也在高承载性能的越野车中得到了应用。2013年,JLR公司在陆虎中也引进了铝合金结构,时髦的Range Rover比其上一代车型减轻了最多达300kg的质量。仅在白车架生产,就比第一代的宝马X5减轻了180kg的重量。它所制造的国外版高档越野车就比奥迪Q5的车架要轻85kg,具有非常明显的优势。

据生产厂家介绍,轻结构设计技术节约的燃油就高达8%。铝合金结构在载荷较大的越野车应用中也没有任何缺点。利用铝合金材料设计生产的Range Rover越野车使其他SUV相形见绌。

Wolfgang Epple博士说:“我们不得不承认,CFK碳纤维合成材料是一个非常重要的话题,利用碳纤维合成材料还会把高档车的质量再减轻20~30kg。但是,CFL碳纤维合成材料的应用会局限于超级运动型跑车Derivate中。与CFK碳纤维合成材料相比,铝合金材料部件在回收再利用方面而且在整个能源利用方面都有着明显的优势。”


图2 JLR公司计划进一步提高在生产加工过程中的自动化水平

日前,捷豹官方宣布,将在2014年9月正式发布旗下全新中级轿车XE,该车除了采用自主研发的2.0T发动机外,在整车材料的应用方面有了全新突破。

捷豹研发的名为“RC 5754”的新型铝合金复合材料在XE车型上将有超过75%的应用,其最大特点是拥有高强度的刚性和较低的重量,大大降低了车型的油耗。据透漏,XE是捷豹旗下首款使用RC 5754新材料打造的车型,同时也是市场上同级别车型中应用如此高比例铝合金材质的车型,该车型百公里油耗仅为6.3L。

此次XE车型所使用的RC 5754新型铝合金复合材料也可看做是全铝车身技术的延续,并且捷豹所打造的iQ铝合金模块化平台将大量采用此种材料,这不仅让XE整体刚性表现突出,同时车重也能够达到良好的减重效果,所以XE成为了捷豹截止目前为止最节能环保的车型。

捷豹C-X17采用的智能全铝架构是一种模块化、可扩展的车身架构,具有高强度、轻量化和高硬度的优点,最重要的是,它可以逃脱大磁铁!凭借出色的动力配置,采用智能全铝架构的捷豹车型将具备傲视同侪的性能表现,最高时速可超过300km/h,而CO2排放量更是低于100g/km。

JLR公司计划提高其生产过程中的自动化程度,进一步减少每辆车冲压铆接点和粘接点的数量。车辆零部件的回收再利用比例要进一步的提高。目前,5000系列中的板材已经有50%以上的是利用白车架回收后的材料制造的板材了。到2020年时这一比例将要提高到75%。

在轻量化材料设计应用方面,JLR公司已经与诺贝丽斯公司展开了密切的合作。未来,JLR公司将始终致力于不断打破界限,为客户提供更加轻量化的创新技术。

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