故事就從十九世紀末那輛著名的斯蒂龐克汽車——第一輛“鋁制馬車”開始說起。世界上最大的馬拉馬車和四驅車制造商斯蒂龐克,用67公斤鋁材把一輛馬車打造成一個輕而美的機器。一切看起來都很美好,卻有一個無法跨越的障礙——這輛用來展示的馬車價值高達2110美元,這在1893年已經幾近瘋狂,比普通材料打造的馬車造價要高出十倍多。當這輛車展示給公眾時,距離美國化學家查爾斯馬丁霍爾研究出煉制鋁的經濟方法差不多有7年。
點擊進入看圖評論
此前,冶煉鋁的技術非常落后,鋁這種輕量級金屬材質的價值,幾乎等同于金銀、白金,貴族們看上了它,就拿來造點兒飾品,貴族們出門不戴金子不戴銀子,就帶個大鋁鏈子,高貴。法國皇帝拿破侖三世還專門造了個純鋁生產廠,平時吃個飯都用純鋁的盤子叉子。
后來,霍爾的方法,讓鋁材質的大規模生產成為可能,并由此促進了鋁在其他方面的許多發展。
這里不得不提到鋁不喜歡單身,它找到了親愛的鎂、硅、銅等,合體后就脫胎換骨,成為了宇宙無敵金屬天團——鋁合金,一躍成為媲美鋼材的硬漢子,同時,質量卻是輕的令人難以置信。于是,它登上了自己的舞臺,比如造飛機。
萊特兄弟制造的世界第一架飛機就包含了一個13.5公斤鋁合金殼,之后20年代又出現第一架全鋁飛機。再后來,鋁合金就在飛機材料中大量運用。以現在波音747為例,它包含有75噸的鋁。
點擊進入看圖評論
說完飛機,再回到汽車,這可是消費了世界上大量鋁材的行業。又硬又輕又耐腐蝕又可塑性高的鋁合金,現已加入汽車生產材料套餐,初級階段是在車身構件、裝飾件、發動機、輪轂上大量使用,到現在,則以全鋁車身實現最大程度的減重。
很多汽車比如奧迪A8(參數|圖片)、凱迪拉克CT6(參數|圖片)等,都采用了鋁制車身。但捷豹在鋁制車身領域開始得更早,早在1929年,捷豹汽車的車身設計與眾不同,并使用鋁面板,比同時代用織物型架構的汽車更持久耐用。全鋁車身為汽車帶來的最大好處是輕量化,在保證安全的情況下提升了汽車的動力性和燃油經濟性,更輕的車身,也帶來操控的方便和制動的精確。
點擊進入看圖評論
既然全鋁車身那么好,為什么車企不把車子的鋼鐵構造都換成鋁呢?
點擊進入看圖評論
目前,全球使用全鋁車身技術的汽車比例依然不足1%。不是車企不想高大上,是因為成本控制。一方面,錢的問題,材料成本不便宜,一般鋁板件材料成本將比普通鋼板增加2-5倍。這個成本差異對于普通車型來說顯得有些可怕。另一方面,鋁合金工藝復雜、技術要求高的“怪”脾氣不是誰都能駕馭,這也是汽車工程師對它又愛又恨的原因。
截至目前,已經國產的車型中只有全新捷豹XFL(參數|圖片)采用全鋁車身技術。既然這么難,奇瑞捷豹路虎憑什么能造出全鋁車身的汽車?
前面說到,捷豹是全世界鋁合金造車技術最成熟、鋁合金車產量最大的汽車品牌,國產后,奇瑞捷豹路虎理所當然地把最先進、智能、環保的高端鋁材技術引入中國,建立起了一個國內首家專制全鋁車身車間。
點擊進入看圖評論
參觀了那么多汽車工廠,究竟它和傳統車身車間有什么不一樣?帶著諸多疑問,我走進了這家位于江蘇常熟的奇瑞捷豹路虎生產基地,驚奇地發現(參數|圖片)很多傳統的場景都不見了。
點擊進入看圖評論
一、拼裝車間沒有一絲火花飛濺
常熟工廠車間內,與傳統的車身焊裝車間最大的不同是,現場在生產當中并沒有想象中火花四濺的情景,火花少最直接代表著產生的銷煙、灰塵就會少。
點擊進入看圖評論
這是由于它采用了“自沖鉚接”的工藝。自沖鉚接技術為冷連接技術,車身連接處不會產生熱變形,無飛濺產生,僅需氣源,無需循環水冷卻,整個過程無任何污染物產生,比傳統焊接節能70%。
鉚接可能大家比較陌生,焊接都懂,鋼車身比較常見的工藝就是焊接了,焊接有很多缺點,例如應力集中、工藝缺陷多、如果長時間在振動環境下,容易產生裂紋,疲勞斷裂。奇瑞捷豹路虎就率先把鉚接膠合技術應用到汽車制造行業。自沖鉚接技術是航天級的技術,所有的飛機的外蒙皮,上面密密麻麻的鉚釘就是這樣的技術。
鉚接技術有哪些優勢呢?首先,奇瑞捷豹路虎常熟生產基地的伺服電機已經達到60~80KN的壓力,無需預留孔,可以將鉚釘直接壓入待鉚接板材,成型后,充盈于鉚模之中,這樣不需要熱源的鉚接技術避免了車身材料在連接處的熱變形。通過這種方式打造的車身擁有更高的抗疲勞強度和靜態緊固力。車輛遭受外來撞擊時,使用鉚接技術連接的車身能承受更長時間和更劇烈的碰撞。
那么鉚接的密封性如何?鉚接板件在鉚接點之間會有間隙,而這個間隙會影響整車的NVH特性,然而在奇瑞捷豹路虎有一個秘訣,就是車身結構的黏合劑,通過與車身結構黏合劑的組合使用,不僅能把振動和噪聲堵死,車身連接強度可增大至單純鉚接強度的2至3倍。
點擊進入看圖評論
二、355臺默默工作的機器人
點擊進入看圖評論
全鋁車身車間占地48384萬平方米,奇瑞捷豹路虎給到了工人一個寬敞到“奢侈”的工作和休息區域。但重點不是這個車間的面積,而是這個車間的技術含量大到讓人驚詫。
縱觀整條生產線,大量來自ABB公司的、Henrob公司提供的供釘系統及鉚槍,以及SCA公司的涂膠系統在有條不紊地協同合作,自動化程度非常高。
比如焊裝車間有307臺“瑞典ABB” 機器人手臂,平均120秒焊裝完成一臺車;沖壓車間自動化率達90%,擁有國內最快的壓機線,只需3秒便可出一個件;環保性強的涂裝車間廢水排放接近0,干式噴漆系統實現95%的空氣可循環;至于全鋁車間,自動化率達到了100%,像捷豹XFL車身上共有2754個鉚點,這2754個鉚釘都是由335臺鉚接機器人完成。
本來,大規模自動化生產是為把人從勞累的體力勞動解放出來,到現在機器人的數量往往成為衡量汽車生產企業工藝水平的重要標準。有了足夠多的機器人就可實現大規模生產,可以保證產品品質的一致性和穩定性。它還可以讓生產更有效率,比如在新車型和新工藝出來時,只用調整電腦程序,節約了人工培訓的周期。
點擊進入看圖評論
三、可以循環再使用的鋁
點擊進入看圖評論
鋁還有一個優勢就是沒有限定使用次數,可以循環利用。舉個例子,75%來自1888年的原鋁,目前仍然在投入生產運用。它不像鋼那樣容易銹蝕,而且通常應用于全部材質主要都為鋁的結構上,這讓分離變得簡單。但是鋁材質在循環利用之前要細致的挑選,這是一個技術難題。
畢竟這是做車,不是做易拉罐,甚至車身的不同部位,都要選擇不同的鋁合金材料,從而保證車身的剛度、連接性和吸能性能。
所以,奇瑞捷豹路虎找來了諾貝麗斯來一起解決這個問題,諾貝麗斯是誰?它是全球領先的高端鋁壓延產品頂尖生產供應商,為全球汽車市場供應鋁壓延產品。
他們共同開發了一種高強度鋁合金——RC5754,它的屈服強度可以達到105-145兆帕,抗拉強度也達到了220兆帕,它在強度、耐腐蝕性、連接性及成型性等方面表現出眾,在全新捷豹XFL所使用的這種新型材料含有75%的回收鋁,并且可以實現閉環再回收,極大地提高了材料的利用率。
再回到一個很多人都關心的問題:使用這么高精尖的材料,那么全鋁車身修起來貴嗎?首先,奇瑞捷豹路虎使用全鋁技術的汽車,其側圍和覆蓋件都非常容易維修,和常規汽車維修起來并沒有差異。再次,所有的零配件的生產已經完成了本地化,成本方面已有很好的控制優勢。同時,全國各地的經銷商,也可以非常便捷的獲得零配件和配件,進行維修。