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科技改变汽车 车体材料从实验室转为现实

来源:橙网-重庆时报 作者:魏晓光
2011年09月08日13:41

  上上个世纪,汽车开始进入人们的视线。有多少人曾想到,一堆冰冷生硬的钢铁,会彻底改变人们的生活?

  随着中国跃居世界第一汽车产销大国,国人对汽车的关注也渐渐从消费层面转入到更加核心的技术领域,而这种转变的诱因,莫过于人们心底对汽车大国与汽车强国的拷问。

  也正是基于业内外对汽车高新技术的渴求与努力,本报已经持续了一个多月的《尖端装备全搜索》系列特刊才为更多读者期待。在关注了动力、操控、安全等诸多接触最多的高科技装备之后,本期,我们的目光将聚焦到一个日常极易被忽视的层面——汽车材料。

  且抛开民族汽车产业在材料领域的弱势地位这个沉重话题不谈,仅就消费而言,新型材料的广为采用,在当今世界节能环保呼声日益高涨的形势下,更轻、更强、更省、更人性化的汽车正在逐步走出实验室,并进入到人们的现实生活。

  纵观整个汽车业,你会不经意地发现,在越来越少使用钢铁这种原始材料的同时,很多特殊材料已经开始推广采用。以往在航空航天领域才用的铝合金、镁合金、碳纤维等已经正式应用到汽车行业,以及高强度工程塑料、陶瓷等材料在汽车轻量化过程中被赋予实际意义,“更轻、更强、更省”这一口号也才变为现实。

  而且,伴随着可自动修复划痕的车漆、可自动调节减震器阻尼系数的智能变液材料投入应用,我们的汽车已经变得相当“聪明”和人性化。此外,在车内大量采用各种新型环保塑料和植物纤维材料之后,我们的日常出行工具正在逐渐丢掉“污染源”这一别称。

  还是那句话:科技改变汽车,汽车改变生活!

  本报记者 魏晓光

  铝合金车身

  应用车型:奥迪A8R8

  技术解读:

  有“轻金属”之称的铝金属,拥有比传统造车材料所用的铁和钢,质轻、耐磨、耐腐蚀、弹性好、刚度和强度高、抗冲击性能优、加工成型性好和再生性高等特点,成为了使汽车轻型化的首选材料。而造车的原料是铝合金,它是通过增减合金元素的配比和采用适当的热处理工艺等,使其达到所需性能。目前,用于汽车车身板材的铝合金主要有Al-Cu-Mg(2000系),Al-Mg(5000系)和Al-Mg-Si(6000系)3种。

  之前,许多高档汽车制造商在所生产的车型中用铝合金在一些局部配件上代替铁和钢,直到奥迪A8L,其整个车架均使用铝合金。所以它拥有了比同尺寸车型更加轻的车身(与传统的钢制结构相比重量减轻约40%),使得新A8L的白车身重量为241公斤(所谓白车身就是车身结构级覆盖件不含内饰、动力等其他任何附件而且是未喷漆状态)。

  特别意义:

  如此,使得奥迪A8L的油耗是相当出众,连W12这样6.3升大排量车型的百公里油耗都仅为13L。另外,由于铝合金车身拥有极好的刚性、强度和韧度,无论在操控还是乘坐安全和舒适性来看,都具有无法比拟的优势,特别在发生碰撞时其具有更好的吸能特性(比钢板增加50%左右)。

  特别提醒:

  对于铝合金车身来说需要更加注意——撞击。由于铝材的溶点较低、可修复性差,维修技师需要使用专用铝车身修复工具及特殊的工艺方法才可以进行修复。所以,铝合金车身的维修费用非常高。如果发生扭曲性碰撞,最好的办法就是换新件,因为维修费用比换新件的费用高不少。

  碳纤维车架

  搭载车型:法拉利F50、Enzo、布加迪EB 110SS及F1赛车等

  技术解读:

  顾名思义,由碳纤维做成的车架。碳纤维,英文名为“carbon fibre”,是一种由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维。其最大的优点就是质量轻、强度大,重量仅相当于钢材的20%~30%,硬度却是钢材的10倍以上。使用在汽车上的碳纤维通常是碳纤维中高强型,其强度为2000MPa左右、模量在250GPa以上。但因其制造成本非常高昂,所以哪怕是高性能超级跑车也仅是在外形和内饰中使用。但真正的碳纤维车架,最早出现在F1赛场,1981年McLaren MP4/1的设计师 John Barnard设计了全世界第一个一体式碳纤维车架,而在目前的超级跑车的行列中仅有4辆使用的是一体式碳纤维车架。它们分别是麦克拉伦F1、法拉利F50、Enzo、布加迪EB 110SS。

  特别提醒:

  由于碳纤维是一次成型,所以一旦损害就只有报废。另外由于碳纤维在强酸的环境下会发生严重氧化,所以避免强酸性物质接触碳纤维车身。

  塑料车身

  应用车型:Smart Forvision

  技术解读:

  塑料的诞生可以说是工业的一场革命,而现在的汽车也越来越多的采用了塑料材质。而近期奔驰与工业巨头巴斯夫所联合推出的Smart Forvision概念车,不仅车身骨架采用塑料材质,而且车身面板也使用高性能泡沫材料。此外,该车的内饰、外饰、油箱盖、翼子板都变成了塑料。其他方面,Smart Forvision概念车座椅采用了轻质泡沫材质,最大限度的减轻整车重量。

  特别意义:

  此次奔驰联合巴斯夫所推出的塑料车轮特性非常稳定,强度也完全满足车辆行驶需要,同时相比于普通车轮,Smart Forvision概念车的每个车轮减少了3千克的重量,最大限度致使车身轻量化。而车身面板上采用高性能泡沫材料,能够在夏天保持凉爽,在冬天保持温暖。此外,挡风玻璃上的镀膜保证车辆内部的凉爽,车内能源管理系统以能源消耗最小化为目的保证车辆内部的舒适。

  特别提醒:

  车轮的重量在很大程度上影响着车辆的操控性。同时,新车并不是为了量产,而主要是用来展示一些车辆能源节约和工程设计方面的新技术。目前此款车型仅为概念车,待量产和上市还需等到2014年。

  超高强度车身

  应用车型:马自达3星骋睿翼天籁奥德赛

  技术解读:

  马自达3星骋睿翼天籁奥德赛的车身大部分选用了高强度钢、超高强度钢和特殊钢(如双相钢,激光对焊钢等),特别是在A柱、B柱等关键部位采用的特殊钢强度大于1400兆帕的热成型材料,大大提高了车身刚度,如此强度,足以媲美潜水艇艇身,在同级别车型的安全性方面自然首屈一指。

  特别意义:

  9月5日下午,在南坪白鹤路断,市民胡先生驾驶天籁公爵从路口右转至四公里方向。因为是抢黄灯最后一秒,胡先生的车还未转向完成,被左面高速驶来的一辆长城哈弗迎头撞上,“当时哈弗的车速,应该在60公里以上。我听见‘砰’的一声巨响,心想‘完了’。”回忆起当时相撞情景,胡先生心有余悸,但结果是,天籁的A、B、C柱“发了威”,甚至左面车身都没有严重变型,坐在驾驶位的胡先生除了左脚淤青外,无一处受伤。

  特别提醒:

  纵然车身强度再高,控制速度、安全驾驶才是“王道”。

  自修复车漆

  搭载车型:英菲尼迪新M系、日产Murano

  技术解读:

  这一技术属于日产,最先进入中国是随着英菲尼迪新M系上市,其称为“自动愈合车漆(Scratch Shield Paint)”,是一种能减轻浅划痕伤害的车漆技术,无需任何外力介入,对于诸如在洗车,越野时或者日常划伤一类的轻微伤害,车漆都具有自动修复功能。

  其实这是一种特殊的涂层保护剂。这层保护剂是一种高密度的透明合成树脂,以网状结构涂抹在汽车油漆的外层。这种涂层相比于目前市面上的漆面保护剂拥有更好的弹性,也更加强韧。这将使汽车的表层更难被剐伤,即使出现剐痕,超强力的网状树脂也会缓慢地回弹,直到填平表面上的擦痕。

  特别意义:

  该保护涂层的厚度同标准油漆涂层相当,这意味着它能修复到达那一深度的擦痕。只要不发生断裂性损伤,最长只需要一周就可以恢复如初。同时,由于这种涂层的存在,水渍和污垢不易附着,日常清洗时直接用水清洗即可。

  特别提醒:

  该车漆仅对轻微的小擦痕有一定作用,那种伤及表漆的划伤是无法自动修复的。在使用中,如果使用热水辅助,效果会更加快速一些,同时目前这样的油漆仅设计用于深色车漆上。

  陶瓷刹车系统

  搭载车型:保时捷911奥迪R8等超级跑车

  技术解读:

  陶瓷刹车片是一种在1700度高温下碳纤维和碳化硅合成的增强型陶瓷复合材料,具有陶瓷的特性,同时由于复合处理,又具有了质量轻而强度却很大的优点,陶瓷盘的重量只有普通铸铁盘的一半不到。而由陶瓷刹车盘和陶瓷刹车片组成的“刹车”拥有了更轻的质量,这意味着悬挂下重量的减轻。这令悬挂系统的反应更快,因而能够提升车辆整体的操控水平。另外,普通的刹车碟容易在全力制动下因高热产生热衰退,而陶瓷刹车盘能有效而稳定的抵抗热衰退,其耐热效果比普通刹车盘高出许多倍。

  特别意义:

  陶瓷碟在制动最初阶段就立刻能产生最大的刹车力,因此甚至无需刹车辅助增加系统,而整体制动比传统刹车系统更快、距离更短、为了抵抗高热,在制动活塞与刹车衬块之间有陶瓷来隔热,陶瓷刹车碟有非凡的耐用性,如果正常使用是终生免更换的,而普通的铸铁刹车碟一般用上几年就要更换。而陶瓷刹车片的结构细腻,在对偶摩擦时,产生更少的废渣,同时最大程度的降低了制动噪声。

  特别提醒:

  千万别产生意外或人为损坏,因为其价格非常昂贵,如保时捷911的一套陶瓷刹车片都在10万以上。

  全LED大灯

  搭载车型:奥迪A8L W12

  技术解读:

  LED(Light Emitting Diode)就是发光二极管。它是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED光源的结构和发光原理铸就了LED相对于常规光源拥有体积小(LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻)、耗电量低(单枚耗电不超过1W)、使用寿命长(最长可达十万小时)、高亮度(色温接近6000K,相当于日光的照射值)、低热量(比普通照明灯具低)、环保(材料无毒)和坚固耐用(封装在环氧树脂里面)等无可比拟的优势。

  但是,由于散热所带来的热衰减现象明显,所以在汽车领域之前仅用于小组合灯,如刹车灯、前大灯辅助光源。而刚上市的奥迪A8L W12车型上搭载的前大灯却使用全LED光源,共使用了76个LED点光源,其中有17颗大LED光源作为大灯的主光源。因通过先进的半导体外延技术提高了光通量,同时通过TFFC技术提高了其表面的亮度(发光强度),用荧光粉的性能确保了在整个汽车使用的过程中颜色的一致性和可靠性,另外,先进的封装技术确保了LED能在汽车恶劣的发热环境下使用。

  特别意义:

  奥迪A8L W12上的76个LED点光源的总能耗仅80瓦,5500K色温和自适应感光功能会尽可能的照顾到车主的照明效果,并且在会车时通过传感器收集的数据自动调整左侧大灯的亮度以保证安全。近光模式下,奥迪特别针对左舵和右舵市场调整了默认的近光设置,10颗/7颗LED同时点亮的区别局限于法律对行驶照明安全的定义上。

  特别提醒:

  奥迪A8L旗舰车型上首次安装LED大灯,虽然有效的解决了LED大功率灯组散热的问题,但使用中最好还是避免高温高热,如将车停靠在高热源附近。

  可变阻尼减震系统

  应用车型:奔驰E级S级CLKSLK

  技术解读:

  阻尼系数等于是减震筒抗拒相对方向力量的程度,简单来说,阻尼系数愈高者,减震筒的动作速度愈慢,愈能吸收高速、剧烈驾驶状态时的能量。电控液压可变阻尼减震的技术原理,就是以电流控制减震内液体的黏度,使之根据驾驶状况的不同而改变减震回弹力的速度和大小。

  用最容易理解的话来讲,就是通过电流控制或液压筒内口径大小的改变,让减震适应完全不同的驾驶状态。可变阻尼减震目前仅应用于赛车、超跑及顶级豪华车上,有电磁可变阻尼减震的回弹速度达到了1/1000秒。

  相对而言,电磁可变阻尼减震成本较高,而奔驰技术在此领域首屈一指,同时应用车型最广。

  除了电磁控制可变阻尼减震之外,还有采用机械物理原理的奔驰新C级轿车的可变阻尼减震技术。此外,也有号称配备电磁可变阻尼减震系统的中高级运动车型,但这些车型的减震系统相比反应速度并不够明显,甚至一些消费者使用时难以感觉到。

  特别意义:

  尽管多数人认为奔驰车的强项在于乘坐舒适性,但在激烈过弯时,你会感觉原本偏软的悬挂突然变硬,而且弯道时侧倾控制到位,悬挂支撑迅速而直接,能够让激烈驾驶者找到更多信心。

  特别提醒:

  驾驶信心再足,也需要注意安全。

(责任编辑:眭江华)

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