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用胶水和塑料造车 你敢信?大车企表示:这是常规操作!

小时候我特别喜欢玩那些四驱车,那些小车很快,而且一旦不放在赛道上跑的话很容易撞坏。我那时候比较淘气,经常把四驱车的车壳撞坏,撞坏之后只能用胶水粘。



长大了接触大车多了之后才发现,原来用胶水粘,用塑料造车这样的套路,在汽车工业中是常规操作了。一开始我还以为这是像二战英国空军“蚊子”轰炸机那样用来下饺子的玩具,但是细究里面大有乾坤。



首先要明确一个概念,大家常提的强度和刚性,是有区别的。我用一个比较浅显的例子给大家说明。

大家小时候应该在课桌上玩过弹尺子吧,尺子被压下去又弹回来主要表现的就是刚性,同样的力按下去尺子的变形量越小,尺子的刚性就越好。


而有些力气比较大的朋友容易把尺子折断,那么让尺子折断的力度越大,我们就说尺子的强度越高。而让尺子开始弯折的那个点,我们称之为“屈服强度”。



一般来说汽车正常行驶中所表现出来的特性,如NVH、操控性等都会和车身的刚性相关,而在碰撞过程中表现出的特性则会和车身的强度相关。搞懂了这个,大家就可以继续往下看了。


没错,现在汽车开始变得越来越重了,但是车企并没有坐以待毙,他们也在想办法让车变得尽可能轻盈。



高强度热成型钢、挤出铝型材等部件逐渐开始在车身主要部件上得到应用。但是不同部位对于材料的需求是不一样的。


对于三梁六柱(纵梁、横梁、边梁、ABC柱)结构件来说,为了保证车内乘员的安全,高屈服强度是非常有必要的。



前后纵梁则是溃缩区中最主要的吸能部件,需要在A柱受到撞击力前尽可能吸收撞击能量,从而保全A柱和边梁。


而其他的车身板材和结构件则肩负着固定车身表面板材和一部分撞击力分散的功能。它们和前后纵梁一样需要有一定的延展性来吸收撞击能量。



至于车身覆盖版嘛,只要它有足够的弹性,而且不容易留下划痕就可以了。



知道了车身各部件的用料要求后,就可以看看在实际中这些地方都会用些什么材料了。



首先是强度最高的ABC柱和边梁,一般都会使用1000MPa上下的热成型钢或者高强度钢,对操控要求更高的车型,屈服强度可能会更高。


对于ABC柱和边梁而言,在碰撞过程必须要保持在弹性状态才能保护车内乘员的安全,一旦进入到塑性变形阶段,结果就是ABC柱各种弯折的情况。所以ABC柱的屈服强度一般是车身结构件中最高的。



然后是前后纵梁这种负责吸能的,在碰撞时需要塑性变形吸收足够多的能量。所以它们的刚度就会稍微低一点,屈服强度大概在700-800MPa。其他位置的车身板材屈服强度会更低一点。外覆盖件大概就是质地较软的钢板或者铝合金板材了。



上面算是车身用料的正常操作,但近年来不少有机材料开始广泛应用在车身上。


最近不少走量的车型开始出现了用树脂材料制作的尾门,这在两厢车、SUV当中能见度比较高,比如豁沙漠最不好玩的汉兰达和最好玩的奇骏。它们的树脂尾门使用了含玻璃纤维的聚丙烯,注塑一体成型。



树脂尾门的优点无疑是轻量化和低成本了,但隔音性会比较差,为了弥补隔音性能又要贴上各种隔音材料,就违背了轻量化的初衷。但是的第三排座椅隔音静谧性我觉得还行,不会有太多从车尾传来的环境噪音。也还好。


而且作为消费者肉眼可见的部件,如何减少尾门的塑料感也是一个大问题。单从看两车尾门的塑料感都很小,不直接用手敲都不会感觉到它是塑料做的。


当然更加不差钱的车型会用上更多的有机材料。比如主流车企中最喜欢用碳纤维的宝马,在M6(E63)就用上了碳纤维车顶,7系(G11/12)的车身更是钢铝碳纤维三种材料混合组成。



最极致的当属i3和i8了,当时开创性地提出了LIFEDrive概念,将生活层()和机械层(Drive)分开设计,和我此前介绍的滑板底盘非常相似。



生活层使用碳纤维单体壳+螺丝固定树脂外覆件,轻量化、强度、刚度和维修便利性都兼顾到了,就是这么做出来……很贵,而且外表容易刮花。



刚刚上市的iX很大程度继承了前辈的传统,虽然大比例使用铝型材之余,覆盖B柱和下边梁的碳纤维外板提供了足够的强度,为iX省下了车顶B柱位置的横梁。

 

 

有了各种车身部件,如何将它们组合在一起就是下一个问题了。



在车身制造中最常用的部件结合方式当然是焊接了,用得最多的是电阻焊和激光焊。电阻焊就是给焊点通电流产生的热量,将两块或多块钢板熔化结合在一起。



把ABC柱的胶条扒拉下来就能看到排列整齐的焊点,这些焊点也是二手车买卖中最常见的判断ABC柱是否经过修复的依据。而激光焊多用在车顶等长条焊接中。



当然汽车界常用的还有另一种接合方法,那就用胶水粘,准确来说是用粘合剂。



两块玻璃中间滴一滴水,然后将它们夹在一起,两块玻璃在垂直方向就会很难分开。这就是粘合剂的基本原理。


粘合剂不仅在钢板与钢板结合会用到,而且钢板与碳纤维、铝材等不同类型材料的结合都会用到。



还是宝马i3,生活层使用碳纤维单体壳的它必须大规模使用粘合剂。而为了让单体壳和树脂悬挂塔顶接合在一起,用上了红色箭头所示的粘合剂。


像这样粘合剂在接合面缝隙中挤出的情况并不是什么设计缺陷,而是表示这两个部件已经用粘合剂粘在一起了,这样的做法在欧洲车企中相当普遍,但日本车企觉得没有粘合剂溢出的接合面会更好看。



所以不要觉得用粘合剂粘出来的车身就是偷工减料,在哪里用粘合剂、用多少粘合剂都是经过了科学分析的。


除了上面讲到的,一些非常规的接合方法也会用在小批量生产的车型上。比如很多跑车的全铝合金车身就很喜欢用铆钉这种连接方式。

 


在汽车设计和生产过程中,不同材料和工艺的使用会给车辆带来不同的特性。但最终在某个位置要用哪一种材料,哪一种工艺,决策的过程是非常复杂的。


所以不要觉得A车在某个地方用了铝合金,B车在这个地方是普通钢板就开始捧一踩一,真没必要。


下一篇我将会着重从结构来解释车辆的操控性、NVH这些评价指标跟车身到底有些什么关系。

标签: 造车 胶水

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