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用膠水和塑膠造車 你敢信?大車企表示:這是常規操作!

小時候我特別喜歡玩那些四驅車,那些小車很快,而且一旦不放在賽道上跑的話很容易撞壞。我那時候比較淘氣,經常把四驅車的車殼撞壞,撞壞之後只能用膠水粘。

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長大了接觸大車多了之後才發現,原來用膠水粘,用塑膠造車這樣的套路,在汽車工業中是常規操作了。一開始我還以為這是像二戰英國空軍“蚊子”轟炸機那樣用來下餃子的玩具,但是細究發現裡面大有乾坤。

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首先要明確一個概念,大家常提的強度和剛性,是有區別的。我用一個比較淺顯的例子給大家說明。

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大家小時候應該在課桌上玩過彈尺子吧,尺子被壓下去又彈回來主要表現的就是剛性,同樣的力按下去尺子的變形量越小,尺子的剛性就越好。

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而有些力氣比較大的朋友容易把尺子折斷,那麼讓尺子折斷的力度越大,我們就說尺子的強度越高。而讓尺子開始彎折的那個點,我們稱之為“屈服強度”。

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一般來說汽車正常行駛中所表現出來的特性,如NVH、操控性等都會和車身的剛性相關,而在碰撞過程中表現出的特性則會和車身的強度相關。搞懂了這個,大家就可以繼續往下看了。

沒錯,現在汽車開始變得越來越重了,但是車企並沒有坐以待斃,他們也在想辦法讓車變得儘可能輕盈。

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高強度熱成型鋼、擠出鋁型材等部件逐漸開始在車身主要部件上得到應用。但是不同部位對於材料的需求是不一樣的。

對於三梁六柱(縱梁、橫樑、邊梁、ABC柱)結構件來說,為了保證車內乘員的安全,高屈服強度是非常有必要的。

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前後縱梁則是潰縮區中最主要的吸能部件,需要在A柱受到撞擊力前儘可能吸收撞擊能量,從而保全A柱和邊梁。

而其他的車身板材和結構件則肩負著固定車身表面板材和一部分撞擊力分散的功能。它們和前後縱梁一樣需要有一定的延展性來吸收撞擊能量。

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至於車身覆蓋版嘛,只要它有足夠的彈性,而且不容易留下劃痕就可以了。

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知道了車身各部件的用料要求後,就可以看看在實際中這些地方都會用些什麼材料了。

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首先是強度最高的ABC柱和邊梁,一般都會使用1000MPa上下的熱成型鋼或者高強度鋼,對操控要求更高的車型,屈服強度可能會更高。

對於ABC柱和邊梁而言,在碰撞過程必須要保持在彈性狀態才能保護車內乘員的安全,一旦進入到塑性變形階段,結果就是ABC柱各種彎折的情況。所以ABC柱的屈服強度一般是車身結構件中最高的。

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然後是前後縱梁這種負責吸能的,在碰撞時需要塑性變形吸收足夠多的能量。所以它們的剛度就會稍微低一點,屈服強度大概在700-800MPa。其他位置的車身板材屈服強度會更低一點。外覆蓋件大概就是質地較軟的鋼板或者鋁合金板材了。

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上面算是車身用料的正常操作,但近年來不少有機材料開始廣泛應用在車身上。

最近不少走量的車型開始出現了用樹脂材料製作的尾門,這在兩廂車、SUV當中能見度比較高,比如豁沙漠最不好玩的漢蘭達和最好玩的奇駿。它們的樹脂尾門使用了含玻璃纖維的聚丙烯,注塑一體成型。

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樹脂尾門的優點無疑是輕量化和低成本了,但隔音性會比較差,為了彌補隔音效能又要貼上各種隔音材料,就違背了輕量化的初衷。但是漢蘭達的第三排座椅隔音靜謐性我覺得還行,不會有太多從車尾傳來的環境噪音。奇駿也還好。

而且作為消費者肉眼可見的部件,如何減少尾門的塑膠感也是一個大問題。單從漢蘭達和奇駿看兩車尾門的塑膠感都很小,不直接用手敲都不會感覺到它是塑膠做的。

當然更加不差錢的車型會用上更多的有機材料。比如主流車企中最喜歡用碳纖維的寶馬,在M6(E63)就用上了碳纖維車頂,7系(G11/12)的車身更是鋼鋁碳纖維三種材料混合組成。

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最極致的當屬i3和i8了,當時寶馬開創性地提出了LifeDrive概念,將生活層(Life)和機械層(Drive)分開設計,和我此前介紹的滑板底盤非常相似。

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生活層使用碳纖維單體殼+螺絲固定樹脂外覆件,輕量化、強度、剛度和維修便利性都兼顧到了,就是這麼做出來……很貴,而且外表容易刮花。

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剛剛上市的iX很大程度繼承了前輩的傳統,雖然大比例使用鋁型材之餘,覆蓋B柱和下邊梁的碳纖維外板提供了足夠的強度,為iX省下了車頂B柱位置的橫樑。

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有了各種車身部件,如何將它們組合在一起就是下一個問題了。

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在車身製造中最常用的部件結合方式當然是焊接了,用得最多的是電阻焊和鐳射焊。電阻焊就是給焊點通電流產生的熱量,將兩塊或多塊鋼板熔化結合在一起。

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把ABC柱的膠條扒拉下來就能看到排列整齊的焊點,這些焊點也是二手車買賣中最常見的判斷ABC柱是否經過修復的依據。而鐳射焊多用在車頂等長條焊接中。

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當然汽車界常用的還有另一種接合方法,那就用膠水粘,準確來說是用粘合劑。

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兩塊玻璃中間滴一滴水,然後將它們夾在一起,兩塊玻璃在垂直方向就會很難分開。這就是粘合劑的基本原理。

粘合劑不僅在鋼板與鋼板結合會用到,而且鋼板與碳纖維、鋁材等不同型別材料的結合都會用到。

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還是寶馬i3,生活層使用碳纖維單體殼的它必須大規模使用粘合劑。而為了讓單體殼和樹脂懸掛塔頂接合在一起,寶馬用上了紅色箭頭所示的粘合劑。

像這樣粘合劑在接合面縫隙中擠出的情況並不是什麼設計缺陷,而是表示這兩個部件已經用粘合劑粘在一起了,這樣的做法在歐洲車企中相當普遍,但日本車企覺得沒有粘合劑溢位的接合面會更好看。

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所以不要覺得用粘合劑粘出來的車身就是偷工減料,在哪裡用粘合劑、用多少粘合劑都是經過了科學分析的。

除了上面講到的,一些非常規的接合方法也會用在小批次生產的車型上。比如很多跑車的全鋁合金車身就很喜歡用鉚釘這種連線方式。

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在汽車設計和生產過程中,不同材料和工藝的使用會給車輛帶來不同的特性。但最終在某個位置要用哪一種材料,哪一種工藝,決策的過程是非常複雜的。

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所以不要覺得A車在某個地方用了鋁合金,B車在這個地方是普通鋼板就開始捧一踩一,真沒必要。

下一篇我將會著重從結構來解釋車輛的操控性、NVH這些評價指標跟車身到底有些什麼關係。

分類: 家居
時間: 2022-02-06

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