近些年來,關(guān)于實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的技術(shù)不斷涌現(xiàn).所謂汽車輕量化就是在保證車的強(qiáng)度和安全性的前提下,盡可能地減輕汽車的自身質(zhì)量,進(jìn)而提高車的動力特性,減少汽車行駛過程中的阻力,降低能耗,從而達(dá)到節(jié)能減排目的.

    美國能源部和歐共體的研究顯示,汽車自身質(zhì)量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;汽車質(zhì)量每減少100kg,油耗可降低0.3L/100km~0.6L/100km.這里所說的汽車是指乘人小車.日本科學(xué)家曾做過試驗(yàn),在城市標(biāo)準(zhǔn)公路上行駛時(shí),84%左右能耗消耗于車的自身質(zhì)量.因此汽車輕量化已成為當(dāng)前世界汽車發(fā)展的潮流.

    2013年中國汽車的平均能耗為7.5L/100km,國家規(guī)劃定下的節(jié)能減排目標(biāo)為:2015年新車的能耗要下降到5.9L/100km,2020年達(dá)到4.5L/100km,比美國的標(biāo)準(zhǔn)還低一些.要實(shí)現(xiàn)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),惟一的主要措施就是降低車的自身質(zhì)量,采用輕量材料如鋁、鎂、鈦、復(fù)合材料代替鋼、鑄鐵制造零部件.歐洲汽車制造企業(yè)也正在推行"超輕型汽車工程",其目標(biāo)是在現(xiàn)有價(jià)格基礎(chǔ)上將車的質(zhì)量降低30%.

    鋁是最早成為鋼材替代品的汽車制造材料,早在1899年歐洲汽車企業(yè)就采用了鋁鑄造變速器殼體,距鋁的工業(yè)化生產(chǎn)法發(fā)明1886年僅13年,距鋁的工業(yè)化生產(chǎn)1888年僅11年.在現(xiàn)行的技術(shù)條件下鋁是性價(jià)比最好的可代替鋼與鑄鐵使汽車輕量化的材料,可使汽車自重減輕30%~40%.鋁現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車制造中用量僅次于鋼與鑄鐵的材料,在全鋁汽車中已躍居第二位.未來汽車行業(yè)鋁深加產(chǎn)品的應(yīng)用,將占應(yīng)用領(lǐng)域中最大比例,因此,乘人小車鋁的應(yīng)用是推廣鋁在汽車應(yīng)用的牛鼻子,它的單車用鋁量雖比重型卡車的低得多,但車的產(chǎn)量大,幾乎占全球汽車總產(chǎn)量的60%弱,欲推廣鋁在汽車中的應(yīng)用,必須緊緊牽住這個(gè)牛鼻子.

    2014年全球汽車用鋁量:北美不但是總用量最多的,也是單車用量最大的,150kg/輛;歐洲第二,單車用鋁量145kg/輛;日本第三,單車用鋁量140kg/輛;中國雖是全球最大的汽車生產(chǎn)國,卻是單車用鋁最少的,僅110kg/輛.

    全鋁乘用車

    1. 全鋁乘用車家族的長子——Audi(奧迪)A8

    雖然早在1899年鋁就用于制造汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的零件,但全鋁汽車直到1994年才誕生,它是全鋁乘用車家族的長子,名為Audi A8.所謂全鋁車筆者給的定義是,在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,凡是可用鋁合金制造的零部件全變成了鋁的.

    Audi A8乘用車1997年進(jìn)入美國,它的構(gòu)架是奧迪公司與美國鋁業(yè)公司10年的研發(fā)結(jié)果,板材、型材用了7種航空鋁合金,連接件是真空壓鑄的.與鋼車相比,Audi A8的質(zhì)量下降40%,安全性、操作性、乘坐舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性、剛性等都有相當(dāng)大的提高,被譽(yù)為"21世紀(jì)的首款豪華轎車",將引領(lǐng)21世紀(jì)轎車發(fā)展潮流.

    Audi A8該車的擠壓鋁材骨架,根據(jù)奧迪空間構(gòu)架(ASF,Audi Space Frame)理念設(shè)計(jì)的.該車鋁合金型材構(gòu)架由真空壓鑄件連接,擠壓材是用高強(qiáng)度航空鋁合金生產(chǎn)的.

    2. 家族中的運(yùn)動健將Ferrari 360 Modena

    1992年~1994年英國制造的美洲虎(杰戈娃)XJ 220型汽車是鋁密集型車,但還不是全鋁車.之后,設(shè)計(jì)組接到非常明確的新任務(wù),設(shè)計(jì)質(zhì)量更輕、剛度更大、操作更方便、內(nèi)容空間更大,而價(jià)格又上升不多,這就是法拉利Ferrari 360 Modena,鋁在這款車上起了至關(guān)重要的作用,總用量為562.5kg,而車的總質(zhì)量為1406.2kg,車的鋁化率40%.另一款鋁密集型轎車是克萊斯勒汽車公司(Chrysler)與美國鋁業(yè)公司聯(lián)手研發(fā)的"普利茅斯徘徊者(Plymouth Prowler)",不但采用了一些新的鋁材,而且還開發(fā)了一些新的工藝.

    美洲虎XJ220型車1994年的售價(jià) $706000,底盤為粘結(jié)蜂窩結(jié)構(gòu),車身為全鋁,還用了不少其他鋁合金零部件,從而車的剛度大為提高,質(zhì)量顯著下降.

    3. 全球首款轎車XE及奧迪TT

    全球首款轎車型跑車XE是英車捷豹旗下運(yùn)動型轎車系列的最新成員——全新XE不但于2014年接受歐、美消費(fèi)者的預(yù)定,而且于2015年初向中國消費(fèi)者提供了三款車型,搭載2.0L渦輪增壓發(fā)動機(jī)的XE R-Sport(低功率及高功率)以及搭載3.0L V6機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)的XE S,售價(jià)分別為478000元、528000元和688000元.

    XE轎跑車身75%以上采用鋁材,以鋁制之身,鑄不摧之韌,是同級別車型中唯一使用高密度鋁材單體殼式車身結(jié)構(gòu)的車型,也是有史以來最具燃油經(jīng)濟(jì)性的捷豹車型.在動力方面,XE型轎跑由2.0L渦輪增壓發(fā)動機(jī)(低功率及高功率)以及3.0L V6機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)分別149kW、179kW、254kW的最大功率.XE系列車除了在英國生產(chǎn)外,還將在中國的常熟工廠生產(chǎn).

    新款奧迪"TT"轎跑繼"奧迪A3(Audi A3)"、"大眾高爾夫(Volkswagen Golf)"等之后采用了大眾集團(tuán)的新一代平臺"MQB",采用鋁合金后,車身大幅減輕.

    車身結(jié)構(gòu)與上代車型一樣,繼續(xù)采用鋁合金及鋼板的"ASF"(Audi Space Frame,奧迪空間框架),門檻梁及車頂縱梁使用鋁合金沖壓,前蓋、車門及后備箱蓋也是用鋁合金沖制的.

    在TT轎跑中,乘客的保護(hù)結(jié)構(gòu)仍是鋼質(zhì)的,對需要保護(hù)強(qiáng)度的構(gòu)件是用低合金化高強(qiáng)度鋼板沖制的,因而質(zhì)量下降了.配備2.0L直噴渦輪發(fā)動機(jī).與上一代的2.0TFSI轎跑相比,新一代轎跑由于采用了鋁合金使質(zhì)量減輕了50kg.

    4. 全鋁車身凱迪拉克CT6

    通用汽車公司的凱迪拉克全新旗艦車型CT6采用全鋁車身.它的自身質(zhì)量與CTS其他車型接近,但車身比后者的大,其名字CT6來自于"Cadillac Tourer6"(凱迪拉克旅行者6).據(jù)稱,在CT6之后,還將生產(chǎn)CT9,它的定位將高于奔馳S級車.

    5. 捷豹F-TYPE Coupe智能全鋁架構(gòu)車

    英國捷豹公司新近推出的F-TYPE Coupe型車,是一款智能型的高性能雙座硬頂跑車,全鋁架構(gòu),具有相當(dāng)高的靈活性,實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì),是一類全新的中型豪華運(yùn)動轎車,它的亮點(diǎn)是:高度智能化,全鋁車身打造和輕量化架構(gòu).

    6. 勞斯萊斯新款鋁合金SUV

    英國勞斯萊斯汽車公司的新款SUV車型(sport utility vehicle,運(yùn)動型多用途車)是基于一個(gè)全新的鋁合金平臺打造的類似于幻影所采用的鋁合金空間構(gòu)架,是這一車型領(lǐng)域的全球旗艦車型,它的車身長度與幻影型車的幾乎相等,并且具備非常現(xiàn)代化的前臉造型,售價(jià)242萬元~270萬元,頂配車型的價(jià)格卻高達(dá)485萬元左右.此款新SUV車的主發(fā)動機(jī)為幻影所采用的6.8LV12的發(fā)展版.

    7. 用鋁量最多的F-150型皮卡

    美國福特汽車公司生產(chǎn)皮卡車(Pickup)是世界上產(chǎn)量最大的一款汽車.皮卡(pickup,PU)是一種客貨兩用車,采用轎車駕駛室,貨箱系敞篷式,后檔板可放下,操作及車身長度與轎車相仿,裝載質(zhì)量不大于0.75t.

    福特汽車公司2015款F-150 pickup車型的車身材料的97%為鋁材,較前一版本的鋼制車身的減重320kg,燃油效率提升30%.F-150一直是福特旗下的經(jīng)典皮卡,多年高居美國十大暢銷車榜首,2013年的銷量超過76.3萬輛,占美國皮卡市場份額的40%.全鋁F-150皮卡不僅外觀亮麗、輕盈,而且僅比鋼車價(jià)格高150美元.全鋁F-150 pickup的推出,是鋁材首次用于制造全尺寸皮卡的絕大部分零部件.高盛公司認(rèn)為,福特新款F-150 pickup車身采用鋁材只是行業(yè)大量用鋁的序幕,僅是汽車制造業(yè)用材變化的"冰山一角".至2014年年底,F-150 pickup的預(yù)計(jì)量已超過40萬輛,2015年進(jìn)入常態(tài)生產(chǎn)后,鋁的消費(fèi)量可達(dá)600kt/a,成為全球用鋁最多的一款汽車.F-150 pickup的鋁車身質(zhì)量約317kg.

    在推出F-150 pickup的同時(shí),福特內(nèi)部人士透露,福特內(nèi)部人士透露,福特Explorer(探險(xiǎn)者)和Expedition(遠(yuǎn)征)兩款車型將追隨2015款福特F-150 pickup的腳步,采用全鋁車身,福特新車所有的計(jì)劃都是朝著全鋁車身的規(guī)劃前進(jìn),下一代福特Explorer將于2019年或2020年投產(chǎn).福特公司一直在孜孜不倦地尋找提高燃油效率減少二氧化碳排放的措施與途徑,這意味著新車型將采用更符合空氣動力學(xué)的造型和更有效的發(fā)動機(jī)與變速器.

    F-150 pickup在2015年底特律車展上一亮相,在美國市場的最大競爭對手通用汽車公司(GM Auto)就紅了眼,立馬宣布將在下一代的雪佛萊Silverado與GMC Sierra車上盡可能多地采用鋁合金材料,以求在燃油使用效率和車身剛性上尋找最佳的平衡點(diǎn).F-150 pickup由于鋁合金的大量采用,在油耗、剎車、加速和承載能力達(dá)到了有史以來表現(xiàn)最為平衡的車型,成為汽車工業(yè)的最佳典范.

    早些時(shí)候通用汽車公司與美國鋁業(yè)公司、諾貝麗斯鋁業(yè)公司簽訂了合作協(xié)議.以期望在今后的新車換代研發(fā)上能夠立足于輕量化和環(huán)保的設(shè)計(jì)理念.

    參展2015北美國際汽車展的鋁合金密集車

    2015北美國際汽車展于2015年2月在美國底特律舉行,現(xiàn)將有代表性的鋁密集汽車與全鋁汽車簡介于下.

    1. Infiniti Q60概念車

    英菲尼迪(Infiniti)汽車公司總部在中國香港特區(qū),組建于1989年,在日本、美國、中國都建有汽車制造廠,在英國的廠于2015年投產(chǎn),在墨西哥的可于2017年建成,在全世界50多個(gè)國家與地區(qū)設(shè)有銷售網(wǎng)點(diǎn).在展會上亮相的Infiniti Q60概念車的車身是用鋁材與碳纖維打造的,是一款堅(jiān)韌的強(qiáng)有力的新型雙門單排座轎車(coupe),內(nèi)部裝設(shè)豪華,裝有雙渦輪V6發(fā)動機(jī),7檔自動變速,最大功率336kW.

    噴涂以特殊顏色的Infiniti運(yùn)動車名為"阿克蒂克鋁",似用一整塊鋁車削成的,前后燈光均為LED,銀光熠熠,高貴華麗.Infiniti Q60車可于2016年批量生產(chǎn).看來,Infiniti Q60概念車在性能、造型、外觀等等方面已比德國車勝出一籌.

    2. 奧迪全新2016 Q7——最輕的7座SUV

    在車展上首次亮相的奧迪全新2016 Q7是一款運(yùn)動車是利用大眾集團(tuán)新MLB Evo平臺打造的,極具SUV色彩,既保留奧迪公司的優(yōu)秀傳統(tǒng),又比上版本車輕了許多,其底盤脊骨是用超高強(qiáng)度鋼沖壓成形的,鋁合金零部件占了相當(dāng)大的比例.前、后部與懸掛系統(tǒng)的許多零件都是用鋁合金鑄件、擠壓型材與壁板加工的,門、前保險(xiǎn)杠、發(fā)動機(jī)蓋、天窗等全是鋁合金的.

    2016 Q7車裝有3.0L豐田直接點(diǎn)火裝置(TDI)發(fā)動機(jī),由于鋁合金材料的大量應(yīng)用,使車的質(zhì)量減輕了325kg,達(dá)到了1995kg,是高級7座位多用途跑車(SUV)中最輕的.

    3. 杰戈娃(美洲虎)F-Pace

    在2015底特律車展上展示的Jaguar(杰弋娃)F-Pace多用途跑車是杰戈娃汽車公司的首款全新的鋁密集型車,將于2016年批量生產(chǎn).新版Jaguar F-Pace是原型概念車Jaguar C-X17的改進(jìn)型,2013年在法蘭克福車展上展出.

    Jaguar F-Pace是一種介于多用途跑車(SUV)與高級轎車(Saloon)之間的車,許多零部件都是用平軋鋁材、擠壓材、鍛件、鑄件與壓鑄件制造的,有些零部件還經(jīng)過陽極氧化處理,呈完美的黑色色調(diào),看起來十分優(yōu)雅柔和.