全鋁車(chē)身的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

說(shuō)到汽車(chē)的全鋁車(chē)身，繞不開(kāi)的特點(diǎn)就是“輕”，除了那些價(jià)格不菲的頂尖超跑會(huì)大量運(yùn)用碳纖維外，汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)多半都是靠大比例使用鋁合金來(lái)實(shí)現(xiàn)的。不過(guò)這不意味著鋁合金就便宜了。事實(shí)上，全鋁車(chē)身還有另一個(gè)特點(diǎn)就是“貴”，這個(gè)不僅僅是材料本身的成本更高，還有門(mén)檻更高的制造工藝帶來(lái)的成本。所以能用全鋁車(chē)身的車(chē)型，或許到不了超跑的程度，但也是談不上什么“經(jīng)濟(jì)實(shí)惠”了。

例如：當(dāng)年奧迪的ASF全鋁車(chē)架也只在上代A8上面有應(yīng)用，往下的其他車(chē)型實(shí)在cover不了這個(gè)成本，而且最新一代A8也放棄“全鋁”的概念了，在他們覺(jué)得合適的地方也還是用上了。

全鋁車(chē)身，真的就是100%全鋁嗎

應(yīng)該沒(méi)有人真的會(huì)把全鋁理解成純鋁的吧？

其實(shí)全鋁車(chē)身這個(gè)概念，是指車(chē)身結(jié)構(gòu)部分主要是由鋁合金來(lái)制造，不僅僅允許部分非鋁制零件的存在，而且鋁在這里頭也是以合金形式出現(xiàn)的。而鋁合金并不是指一種合金，實(shí)際上類別也挺多的。

國(guó)際通行的規(guī)則是用一個(gè)四位數(shù)字加一個(gè)字母打頭的狀態(tài)代碼來(lái)區(qū)分鋁合金的種類，比如建筑行業(yè)常用的6063-T5，第一位數(shù)字是1就代表是純度高于99%的純鋁，2-8分別代表鋁和銅、錳、硅、鎂、鎂+硅、鋅和其他元素組成的合金，9是備用組。后面的數(shù)字主要用于區(qū)分，就不再贅述具體邏輯，總之每一種配方的鋁合金都有特有的標(biāo)號(hào)，對(duì)應(yīng)特有的特性。

目前汽車(chē)全鋁車(chē)身用到的主要是5系列和6系列，都屬于密度低，抗拉強(qiáng)度和抗疲勞性好的材料，可以在遠(yuǎn)低于鋼材重量的情況下實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度，包括奧迪ASF全鋁車(chē)身等都廣泛應(yīng)用。

另外2系列和7系列也也有少量應(yīng)用，2系銅鋁合金硬度較高，會(huì)用在一些車(chē)身鈑金件上；7系列主要應(yīng)用是航空和軍工領(lǐng)域，屬于超硬、耐腐蝕、耐磨損的材料。

當(dāng)然價(jià)格也很感人，國(guó)內(nèi)目前7系列鋁材主要依賴進(jìn)口，不過(guò)前段時(shí)間蔚來(lái)發(fā)布的ES8白車(chē)身縱梁用到了7003鋁材（如上圖）。另外還有一些特別的鋁鑄件（HPDC）也有不少應(yīng)用。

搞清楚這些很多誤解也就不存在了，最起碼知道了“全鋁”并不等于“純鋁”。不同的鋁合金特性有所差別，但用在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的鋁合金都有一個(gè)共性就是高強(qiáng)度，他們的硬度與同規(guī)格的不銹鋼相比普遍更強(qiáng)，比如一般車(chē)身用的6系T4鋁合金在涂裝烘干后屈服強(qiáng)度在200Mpa以上了，而SPCC/DC04也就150-160Mpa。

另外全鋁車(chē)身并非一個(gè)整體，會(huì)根據(jù)車(chē)身不同部位的受力情況分布不同種類的材料（下圖，還是蔚來(lái)ES8，其白車(chē)身不同材質(zhì)的鋁合金分布），一般會(huì)通過(guò)自沖鉚釘、激光焊接、膠接等方式連接，傳說(shuō)中撞一下整個(gè)車(chē)身就廢的情況并不真實(shí)，可以通過(guò)專業(yè)工具把受損部分更換掉的，當(dāng)然更貴是真的。

全鋁車(chē)身有哪些優(yōu)勢(shì)

01   優(yōu)秀的輕量化效果

鋼的密度是7.8，而鋁的密度是2.7，傳統(tǒng)汽車(chē)中車(chē)身約占整車(chē)重量的30-40%，用高強(qiáng)度鋼替代普通鋼材能減重約11%，而如果采用鋁合金能減重約40%。

鋁合金在一輛整車(chē)中能夠使用超過(guò)500kg，帶來(lái)的效果是整車(chē)重量能降低40%左右。

比如2012年發(fā)布的第四代路虎攬勝是攬勝系列車(chē)型首次引入全鋁車(chē)身概念，這一代攬勝比第三代車(chē)型輕了39%，成功減重350kg。

從車(chē)上一下減掉了五個(gè)成年男性的重量，全鋁車(chē)身輕量化好處是不言而喻的，從動(dòng)力表現(xiàn)、燃油經(jīng)濟(jì)性到操控性能都會(huì)有很大提升。

02   提高車(chē)身強(qiáng)度，增加安全性

論絕對(duì)強(qiáng)度的話鋁合金會(huì)略遜于鋼板，但低密度讓鋁合金有更大的優(yōu)勢(shì)，同等強(qiáng)度鋼板和鋁合金，厚度比為1:1.4，而重量比僅1:0.5，就是說(shuō)鋁合金僅需一半的重量便能達(dá)到同等強(qiáng)度。

一般全鋁車(chē)身用的鋁合金板件要比普通低碳鋼厚0.2-0.5mm，通過(guò)增加厚度能實(shí)現(xiàn)比高強(qiáng)度鋼更高的車(chē)身鋼性和抗扭性能。

03   提升操控性

這一點(diǎn)是和前面兩點(diǎn)直接掛鉤的，輕量化能降低車(chē)身慣量，增加推重比，相同的動(dòng)力水平下動(dòng)力表現(xiàn)能有很大提升。

而增加車(chē)身鋼性和抗扭性后，相當(dāng)于車(chē)身增加了強(qiáng)化拉桿的效果，能給懸掛調(diào)校留出更充足的空間，提升車(chē)身極限。

另外就是全鋁車(chē)身的車(chē)型一般也會(huì)在底盤(pán)懸掛方面進(jìn)行一些優(yōu)化，例如很少鋁車(chē)身的車(chē)型擺臂會(huì)又用回鋼材的，而全鋁懸掛組件能減輕簧下質(zhì)量，對(duì)操控提升有一定幫助。

04   超強(qiáng)的抗腐蝕性能

鋁本身并不穩(wěn)定，很容易氧化。

不過(guò)鋁氧化會(huì)在表面形成一層致密的氧化層，并且與基體牢固結(jié)合，穩(wěn)定性很高能對(duì)鋁基體形成嚴(yán)密的保護(hù)。并且在濕潤(rùn)大氣環(huán)境下，這個(gè)保護(hù)層能夠增厚。

不過(guò)也因?yàn)殇X的這種表面屬性以及導(dǎo)電性，全鋁車(chē)身的涂裝過(guò)程中也比較特別，電泳的槽液要經(jīng)常更換，成本會(huì)更高。

05  更好的可塑性

這一點(diǎn)也忍不住想提一下，鋁合金能塑造極美的車(chē)身曲面，比如捷豹C-Type、D-Type、以及“最美汽車(chē)”E-Type的鋁制車(chē)體，今天來(lái)看依然極富美感，而這種靈龍浮凸的曲面造型，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)來(lái)說(shuō)，鋼材是極難做出來(lái)的。

當(dāng)然今天的沖壓、鈑金技術(shù)已經(jīng)可以讓鋼材呈現(xiàn)出復(fù)雜的曲面甚至是銳利無(wú)比的折角（奧迪是最好的代表），不過(guò)還是有很多車(chē)出于設(shè)計(jì)考慮，在引擎蓋等位置選用鋁合金材質(zhì)，只是這已經(jīng)屬于車(chē)身覆蓋件的范疇了，和車(chē)體無(wú)關(guān)。

全鋁車(chē)身最大的問(wèn)題

為什么在全鋁車(chē)身性能優(yōu)勢(shì)明顯占優(yōu)的情況下，今天市面上全鋁車(chē)身的占比不過(guò)1%？

很簡(jiǎn)單，貴仍然是主因。

一方面是純鋁的冶煉和鋁合金的加工成本都較鋼更高，鋁合金本身的價(jià)格較高；另一方面是加工工藝比較復(fù)雜，鋁合金在融化焊接過(guò)程中氧化鋁不溶阻礙填充金屬潤(rùn)濕，會(huì)形成裂縫，需要通過(guò)攪拌摩擦焊接及激光熔纖焊等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

而在不適合焊接的地方需要用到柳接和粘合劑連接。

例如全鋁車(chē)身的捷豹XE全車(chē)需要2000多個(gè)柳釘，而粘合劑使用也需要對(duì)表面氧化層處理保證粘合效果，對(duì)環(huán)境要求較高，因而帶來(lái)較高成本。

一般一個(gè)全鋁車(chē)身會(huì)用到自沖鉚釘、熱融自攻螺釘、鋁電阻點(diǎn)焊、冷金屬焊接、激光焊接、膠接連接等幾種甚至全部工藝，生產(chǎn)流程的復(fù)雜性和自動(dòng)化程度要求都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)車(chē)身。

特斯拉高度自動(dòng)化的生產(chǎn)線

全鋁車(chē)身迎來(lái)發(fā)展期

一個(gè)利好消息是電動(dòng)車(chē)時(shí)代的到來(lái)可能會(huì)讓全鋁車(chē)身有大的發(fā)展，目前世界范圍內(nèi)在政策的引導(dǎo)下，從傳統(tǒng)車(chē)企到新興的品牌都投入了電動(dòng)車(chē)的行列，大量資金的投入讓這個(gè)趨勢(shì)已經(jīng)不可逆。

在電動(dòng)車(chē)上使用全鋁車(chē)身，車(chē)重降低10%，電耗可以降低5.5%，從而續(xù)航里程增加5.5%。而實(shí)現(xiàn)相同里程增量需要增加的電池成本遠(yuǎn)高于此。因而相比燃油車(chē)輕量化并不可觀的節(jié)油效果，輕量化讓電動(dòng)車(chē)增加的續(xù)航里程有意義的多。例如大眾e-Golf，通過(guò)使用全鋁車(chē)身成功減重187kg，而同時(shí)優(yōu)化電池配置后成本降低了635歐元：

目前市面上入門(mén)級(jí)的電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程普遍不高，更多的用于城市通勤。

走高端化路線的寶馬i系列直接用上了碳纖維車(chē)身，底盤(pán)結(jié)構(gòu)采用鋁合金材料，已經(jīng)推出的i3和i8售價(jià)都比較感人。

再有就是運(yùn)用全鋁車(chē)身的特斯拉Model S/X和蔚來(lái)ES8，而更入門(mén)的Model 3已經(jīng)放棄了全鋁車(chē)身，采用成本更低的鋁/鋼混合材料。

在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，續(xù)航里程會(huì)長(zhǎng)期是純電動(dòng)車(chē)最重要的指標(biāo)之一，鋁制車(chē)身帶來(lái)的數(shù)百公斤的減重必然會(huì)是定位高端的電動(dòng)車(chē)十分看重的一點(diǎn)，而全鋁車(chē)身更大范圍的應(yīng)用或許能夠有助于這一技術(shù)降低成本，未來(lái)逐步下沉到更入門(mén)一些的車(chē)型。