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多种材料智慧组合看全新奥迪A8减重的十四般武艺

多种材料智慧组合,看全新奥迪A8减重的“十四般武艺”

作为奥迪旗下的豪华旗舰轿车,奥迪A8自1994年诞生之日起,就以全铝空间框架式车身结构(ASF)、永久全时四驱quattro的独门绝技和低调奢华的外观不断给世人带来惊喜。

奥迪A8现款车型于2009年上市,在竞争对手奔驰S级及宝马7系纷纷推出了换代车型后,新一代奥迪A8也于7月11日在西班牙巴塞罗那举行的奥迪第一届峰会上正式发布,全新A8预计也将在9月举行的法兰克福车展上亮相,并于年底上市发售。新一代奥迪A8这次将带来怎样的惊喜?

而奥迪方面近日透露的信息,给我们带来的意外和惊讶远多于惊喜。据了解,全新奥迪A8对奥迪的全铝空间框架式车身结构(ASF)技术进行了革新和升级,舍弃了奥迪向来引以为傲的全铝车身,铝合金占比降至58%,车身却比现款车型增重近51公斤,由现款A8车型的236kg增加到了282kg。据了解,全新的奥迪A8更注重轻量化材料的混合应用,其研发核心不再只关注铝型材的比例,而是关心如何将多种材料正确混合使用。

车身结构中多种轻量化材料的智慧组合

奥迪作为车身轻量化领域的先驱,自上世纪80年代末就开始轻量化技术的研究,当时推出的奥迪V8就是奥迪车身轻量化应用的原型车。随着对车身刚性和碰撞安全方面要求进一步提高,奥迪A8系列在车身材料方面,已经从1994年第一代奥迪A8的全铝车身发展为现款混入8%钢材的设计。此次,新一代奥迪A8铝合金的应用进一步降至58%,除了高强钢以外,在车身材料中加入了更多的复合材料。

新一代奥迪A8车身结构材料示意图

全新奥迪A8采用铝合金材料对车身整体框架进行了搭建,为确保结构强度,在关键联接部位采用铝制铸件,车身表面采用了铝制钣金件。在车身座舱笼形结构中,大量采用热成型超高强度合金钢,远多于现款A8高强钢仅在B柱上的应用,该高强钢材料和20年前的钢材相比,刚度增强了5倍,重量降低了40%。车身结构中加入了镁合金,车厢后部采用了CFRP碳纤维复合材料,从后壁板等细节降低了车身的重量。

值得一提的是,在宝马i3和宝马7系中,碳纤维复合材料主要用于车架单体或者车架核心,而新一代奥迪A8将碳纤维复合材料主要用在车辆的后排与尾箱的隔板。该碳纤维隔板由6到19层碳纤维布依照碳纤维的纹路纵横交错的堆叠在一起,用来分别对应车身后部不同方向上的应力,其先进之处在于不需将碳纤维布用环氧树脂浸透,即可让成品碳纤维件在几分钟之内就固化。奥迪方面表示,仅这块很轻的碳纤维部件就已给A8在提高车身抗扭刚性上贡献了33%的份额,其重要性不言而喻。

另一个亮点是镁合金的使用。镁合金用在了发动机舱内连接悬架顶端的三角加强架上,用铝合金螺栓固定在支柱塔青少年癫痫病的症状顶上,起到了“顶吧”的作用。奥迪工程师表示,该镁合金的支撑杆可降低28%的重量,减重效果也是非常神奇。

整体来看,新一代奥迪癫痫病症状A8车身重量达到了282Kg,相比第四代车型的231Kg车身增重了不少,但车身进行了很多加强,关键结构部位中高强钢含量也进一步增加,使车身抗扭强度要比现款A8提升24%,满足了更严苛的排放法规、电气化、舒适性、噪音以及碰撞测试的要求,车辆的安全性和操控性都有了大幅提高。铝合金材料含量达到了58%,和加入了碳纤维材料的宝马7系相比,在轻量化方面依然胜出。综合比较而言,全新奥迪A8的轻量化水平其实是有了实质性的提升。

接受多材质考验的车身连接技术

除了完美的多种车身材料“混搭式”设计,新一代奥迪A8的车身连接方式更是达到了14种,成为极具技术含金量的一大看点。

全新奥迪A8的车身结构分别采用了铝、钢、镁以及CFRP碳纤维高分子复合材料四种材料,按种类再细分,材料种类达到29种,包括16种铝材、11种钢材、1种镁材和1种碳纤维复合材料,不同的钢材和铝材都有各自不同的特性。比如铝合金材料对热敏感,采用传治疗癫痫病的常用方法统焊接工艺会导致材料强度下降,而且受热易变形,会导致车身材料的拼合尺寸精度很难控制。如何将这些不同特性的材料坚固的连接在一起,解决好不同材料间的连接工艺是关键。

在这一点上,奥迪的工程师颇费心思,参考自家旗舰跑车奥迪R8的多种车身材质拼接技术,在全新奥迪A8上大量应用了自切削螺钉联接、激光焊接、铆接等技术,采用的连接工艺远领先于同行业,车身连接工艺达到14种,包括MIG焊、点焊、保护焊、远程激光焊等8种热连接技术和专门针对铝材的冲铆连接、用于不同材料拼接的自攻螺栓、卷边连接等6种冷连接技术。

全新奥儿童癫痫病治疗方子是什么迪A8的B柱部位材料连接采用了卷边连接和粘合剂连接的封边技术。同时,由于不同材质间热胀冷缩程度的差异,还采用Piece-locking连接技术在卷边处间隔固定距离打上凹坑,使三层材料全部贴合。此外,在车辆的A柱、C柱和车顶位置,也采用了相同的连接方式,这些冷连接工艺将不同材质有效地固定在一起。

车身结构部位的铝合金板材、热成型超高强度钢和普通钢通过卷边连接方式贴合在一起。同时使用粘合剂连接和铆钉连接以确保连接紧固。顶盖和侧围部位采用了远程激光焊接工艺,在焊接过程中,激光头与焊接件的距离将保持在20cm,焊缝更加细腻精准,焊接边缘留出面积可减少27%,激光束的高速率和低能耗也降低了二氧化碳的排放。得益于铝材质量以及铆接技术的发展,车架上的铝型材与新式钢材很好的接合,形成全新奥迪多材料车身结构。

总结

“减重增强”是汽车产业发展的必然趋势,汽车轻量化材料的发展永无止境,车身连接技术及工艺也将因此不断优化和革新。汽车制造商们亮出“十八般武艺”,以技术创新推动着世界汽车工业的发展,谁能笑到最后?不妨让我们拭目以待。