汽车轻量化大势所趋，全铝车身成主流，这些车都在用

汽车轻量化大势所趋，全铝车身成主流，这些车都在用

随着环保和提高燃油经济性的呼声逐渐高涨，世界各国对于降耗减排的法规也日趋严格。据国际研究机构测试，整车重量若减轻10%，燃油效率可提高6%至8%；车辆整备质量每减少100公斤，百公里油耗可减少0.3～0.6升。因此，汽车轻量化已成为大势所趋。

用铝代替传统钢材制造汽车，可使车辆重量减轻30-40%；采用铝制成的发动机可减轻30%的重量；铝制散热器比同等铜制产品轻20%至40%；汽车铝制车身比原来的钢制产品轻40%以上。显然，用铝代替钢来制造汽车具有显着的减重效果。与传统车身相比，全铝车身结构更轻、更强，可进行模块化设计。车身有更多空间配置复杂技术，产品更加多元化。那么哪些车采用全铝车身呢？

一，

奥迪A8

新一代奥迪A8的车身材料种类增加至4种。首次使用碳纤维复合材料。

车身整体框架采用铝型材构成，关键部位采用铝铸件连接，保证结构强度。车身表面采用铝钣金件。为了进一步减轻汽车重量，座舱后部采用了碳纤维材料。驾驶室部分采用高强度合金钢制成。

奥迪A8L的加长车身材质与奥迪A8车型一致。

图为全新一代奥迪A8L的车身结构。整体布局与奥迪A8基本相同，但细节上还是有差异的。以奥迪 A8L 车顶上方的横杆为例。

在一定程度上，这光束会强化身体。但它的主要功能是布置全景天窗。很多人误以为有这个横梁的车型就会配备普通的小天窗，而没有横梁的车型就会配备全景天窗。事实上，事实恰恰相反。该横梁是为分段式全景天窗精确放置的。没有此横梁的车型将在车顶覆盖铝板，并配备普通的小天窗。

事实上，这一点在现款奥迪A8车型上就可以得到验证。从这张车身示意图中不难看出，奥迪A8车型的车顶没有横梁。车顶采用铝板覆盖，并配备普通天窗而非全景天窗。

机身包含多种材质，四种材质考验拼接技术。如果按照类型进一步细分，材料种类数量可达29种，其中钢材11种、铝16种、镁材料1种、碳纤维复合材料1种。

多种材料的应用意味着车身连接方式需要改进和优化，这也是全新一代奥迪A8车型面临的最大挑战。

各种车身材料的混合搭配意味着连接方式需要改进和优化。

值得庆幸的是，自家跑车奥迪R8也采用了多种车身材料，为全新一代奥迪A8提供了参考方案。解决不同材料之间的连接问题是关键。自切螺钉连接、激光焊接、铆接等技术在车身上得到广泛应用。

新一代奥迪A8车身拥有14种连接方式，其中包括MIG焊接、远程激光焊接等8种热连接技术，以及冲铆连接、压接连接等6种冷连接技术。

全铝机身居然采用了14种拼接方式

新一代奥迪A8的后排座椅靠背板上放置了一块碳纤维面板。碳纤维材料的加入对车身连接技术提出了更高的要求。

为了进一步减轻车重，全新一代奥迪A8的后排座椅靠背板采用了碳纤维复合材料。由于无法喷漆，该碳纤维面板是在最后组装阶段安装的。

从这张现款奥迪A8车身零件图中，不难看出现款奥迪A8的后排座椅背板采用了铝合金材质。新一代奥迪A8采用的碳纤维复合材料后座背板密度降低45%，重量减轻50%。

关于这种碳纤维背板的几句话，奥迪称之为增强碳纤维复合材料。这个背板是由多层碳纤维布组成的。碳纤维布中的纤维以不同方向编织，使整个面板受力更加均匀。

不同材料之间采用不同的连接工艺。

在车辆B柱位置，全新一代奥迪A8在材料连接上应用了卷边和粘合封边技术。这种冷连接方法可以有效地将不同材料固定在一起。

铝合金板材、热成型超高强度钢和普通钢通过卷边连接在一起。

由于不同材料的热胀冷缩程度不同，B柱最终采用了拼接法，即在卷边处等间隔制作凹坑，保证三层材料完全贴合在一起。

为了确保紧密连接，三种材料之间使用粘合剂连接和铆钉。

不仅B柱采用了压接连接、粘接连接、铆接等冷连接方式，车辆的A柱、C柱、车顶也采用了同样的连接方式。

这种复合连接方式可以使A柱变薄，让驾驶员更好地看到车内视野，同时C柱变薄，后门开口更大，高度增加14mm，宽度增加36mm ，并且增加了后排乘客的腿部空间。增加28mm，让后排乘客进出车更加方便。

二，

蔚来ES8

蔚来ES8兼具轻便、坚固、安全等特点。这里，蔚来ES8的全铝车身从以下几个方面进行了展示：

1、能源消耗仅占新增产量的5%；

2、能源消耗过程中，可减少92%的温室气体排放；

3、车身重量减轻，配置自由度提高，预留足够的空间；

4、能源消耗降低8%-10%，污染物排放减少7%；

5、制动距离减少3米，动能减少10%；

6、百公里加速缩短0.5秒，有效载荷增加130kg。

ES8用数据来解释一些问题

几个关键点数据：

1、白车身重量335kg；

2、扭转刚度·m/deg；

3、白车身轻量化指数2.02；

4、全球量产SUV中铝件应用比例最高；

5、采用军工级7系铝合金；

6.多种先进的连接技术。

1、白车身重量335kg

白车身是指焊接后、喷漆前的车身，不包括四门、两盖等运动部件。 ES8的白车身采用源自飞机的全铝架构平台，重量仅为335kg。白车身重量。

2. 扭转刚度·m/deg

对于一般中级轿车，抗扭强度设计要求车身在7000N·m扭矩作用下不产生永久变形。扭矩刚度设计要求达到m/deg，蔚来ES8超出了这个标准两倍。较高的扭转刚度对于操控性和NVH有很大好处。例如，汽车转弯时，车身在离心力的作用下会发生侧倾，左右车轮之间存在载荷传递。

3、白车身轻量化指数2.02

在轻量化级别标准中，白车身轻量化系数越小，单位吸能指数的重量成本越低。它是综合车身尺寸、质量、性能三个维度表现得出的数据。计算公式如下：

L为车身轻量化系数； m——白车身框架质量（不包括四门和两盖）（kg）； CT为包括挡风玻璃、副车架及其他附件在内的涂装车身的静态扭转刚度（N·m/deg ）； A是由轴距和轴距确定的白车身投影面积（m²）。蔚来ES8的白车身轻量化指数为2.02。这属于什么级别呢？有报道称，近期青春量化指数处于2.5的优秀水平，更何况ES8还领先优秀水平0.5。

4、全球量产SUV中铝件应用比例最高

除了车身之外，ES8的底盘、悬架、车轮、制动系统和电池组外壳也全部采用铝材质。

5.采用军工级7系铝合金

在选择使用哪种铝合金材质时，ES8进行了多轮材质优化，最终选择了7系铝材的7003系列。

7003系列铝合金添加了锌、镁元素。具有强度高、耐磨性强、韧性强等特点。它是铝合金家族中最坚韧的合金类型。前纵梁可以吸收车辆碰撞时的能量。

并且在材料的截面上，ES8也进行了优化，保证碰撞时截面力增大，提高材料的强度和韧性，进一步提高安全系数。

6.多种先进连接技术

ES8白车身采用7项先进连接技术，分别是FDS（热熔自攻铆接）、RSW（铝点焊）、CMT（冷金属过渡电弧焊）、SPR（自冲铆接）、结构胶、激光（激光焊接）和（高强芯盲铆）保证了车身连接强度，优化性能和可靠性，提高整车的安全性。

三，

奇瑞捷豹路虎

为了达到最佳的车身性能，奇瑞捷豹路虎精选不同系列、不同特性的高强度铝合金材料，应用于智能全铝车身结构。捷豹路虎与全球顶级铝材供应商诺贝丽斯共同拥有铝合金材料表面处理专利技术，共同开发高强度铝合金，屈服强度为105-145 MPa，抗拉强度为220 MPa。由于其在强度、耐腐蚀性、连接性和成型性方面的突出表现，被应用于汽车车身的许多部位。此外，该材料可以在闭环中回收。

AC600铝合金还具有高强度的特点，屈服强度为110-，拉伸强度为，适用于车身加强件； AC300铝合金添加镁、锶等元素，抗拉强度达到，具有高强度、高吸能的优点，用于防撞梁结构； AC170铝合金具有柔韧性强的特点，适用于外板包边和侧板覆盖件。

在此基础上打造的智能全铝车身结构，比同结构的钢车身轻20%-45%，在强度、刚度、操控性、环保等方面具有优势。同时，轻量化让车身有更多的重量空间来分配复杂的技术，实现了前后近50:50的车身重量比设计。

世界一流工艺打造全铝车身车间

奇瑞捷豹路虎常熟工厂是捷豹路虎在英国以外的第一家整车制造工厂，也是全球最先进、最高效的汽车生产基地之一。工厂占地面积约81万平方米。于2014年10月21日开业并正式投产，一期设计年产能13万辆，二期新增年产7万辆。

其中，国内领先的全铝车身车间占地48384平方米，拥有机器人335台，其中自冲铆机器人232台，数量全国最多，实现了100%自动化生产智能全铝车身结构。

钢铝焊接之所以比铝铝焊接困难，是因为钢和铝的熔点相差很大，大致在900℃左右。普通焊接时，铝会先于钢熔化并与氧反应形成氧化膜，影响焊接质量。因此，奇瑞捷豹路虎遵循全球统一标准，引入航空级铆接和胶粘技术。该技术不仅解决了铝合金连接问题，还大大增加了车身强度。

铆接技术

铆接技术不需要预留孔。伺服电机提供动力，将铆钉直接压入待铆板材中，压力可达60-80KN。铆接板在铆钉的压力下随铆钉发生塑性变形并充满铆接模具。这样建造的车身具有较高的抗疲劳性能和静态紧固力。当车辆遭受外部冲击时，采用铆接技术连接的车身可以承受更长时间、更剧烈的碰撞。

铆接技术对机器人的使用提出了更高的要求。全铝车身车间的自冲铆接系统由全球顶级供应商为奇瑞捷豹路虎定制。该系统铆接强度高，工艺稳定，为打造智能化全铝车身结构提供了保障。

与车身结构胶配合使用，车身连接强度可提高至简单铆接强度的2～3倍。打造轻量化、坚固、智能的全铝车身结构。胶粘剂使用过程中，先进的视觉涂胶监控系统实时监控胶粘剂的长度、直径、轨迹等关键工艺参数，确保胶位的准确性。

据介绍，自冲铆接工艺设有实时监控系统，保证工艺质量。此外，激光在线测量系统利用激光定位设备和摄像技术，将拍摄的照片数字化，并与标准件进行比较。此工艺可将误差控制在0.2毫米以内；奇瑞捷豹路虎常熟生产基地生产的所有车身误差均精确到±50微米，所有组合板件和整个车身均按一定比例进行三维坐标分析。堪称车身尺寸精准控制的世界级典范。

为了进一步保证产品质量，质量工程师还对车身上所有铆接点进行无损检测，确保铆接的可靠性；他们甚至对车身进行破坏性检测，即铆接点分离后，在金相设备下测量铆接点的相关参数。评估铆接性能，确保为消费者提供全球统一的高品质产品。

轻质材料的使用

我们不仅会关注全铝车身结构的应用，还会研究如何更好地将全铝车身结构技术集成或运用在其他车型上。例如，现在的路虎揽胜极光和路虎发现运动版都使用了一些铝制部件。路虎发现运动版的后挡板由铝制成，路虎揽胜极光的前挡泥板和后挡板由复合塑料制成，悬架由铝制成。制成。

新型后悬架的转向节和下控制臂由薄壁空心铸铝制成。

在新材料、先进材料的技术方案上，我们从设计之初就考虑哪些零件需要使用高强钢，哪些零件可以使用铝，哪些零件复合先进塑料材料更适合寻找出去。是一种性价比更高、更全面的材料使用解决方案，更能体现汽车轻量化的优势。

未来，你或许可以看到，根据各个车型和定位的不同，有的车型依然采用钢制车身结构，有的则采用全铝车身结构。

四、

通用凯迪拉克

凯迪拉克CT6车身尺寸：**，基于全新欧米茄后驱平台打造，车身框架64%采用铝合金材料，比纯钢车身轻99公斤。凯迪拉克在车底增加了封闭式设计的钢制护罩，提高了车辆的安静性。

凯迪拉克车身图

身体结构

我们通过白车身图片初步了解一下这个车身的结构。

CT6车身框架图

AB柱框架、车门防撞梁、车身地板纵梁等部位采用高强度钢材，提高车身强度。防撞梁、前纵梁、前轮罩、后轮罩、车身横梁等均采用铝合金材料，实现轻量化。

CT6车身框架图

CT6的驾驶室基本采用铝合金材质。纵梁和前防撞梁均采用铝合金材质。其上还有4根横梁，用于提高车身的扭转刚度（多用于高端车型）。

前舱正视图

CT6车身并没有像捷豹那样采用铆接技术，而是采用激光焊接。奥迪A8的ADS车身框架也采用了这项技术。

前舱上侧梁区域

后轮拱区域

驾驶室上纵梁和后轮盖区域均采用铸件制成，采用网状筋设计，在增加刚性的同时减轻重量，实现零部件一体化，在发生碰撞时有效吸收能量。

前楼面积

CT6的驾驶舱基本上是钢制的。只有中间的两根横向加强梁是铝合金的。 CT6采用全时四轮驱动，中间有传动轴，因此中间结构凸起。

后地板面积

后防撞梁区域

CT6的尾部采用铝合金材质，造型规整。从图中可以看出，后排座椅无法放倒。备胎区可配备全尺寸轮胎。后防撞梁与车身纵梁采用螺栓连接，方便碰撞后恢复。更换（目前防撞梁全部用螺丝固定）。

从上图中可以看到钢和铝混合的痕迹。车身底板和发动机舱防火墙均采用钢板制成。机体中部槽钢采用钢板制成。地板加强纵梁和B柱内板均采用超高强度钢制成。地板加强梁和门槛梁由铝制成。合金材质。

连接过程

1.铝激光钎焊

2.铝电阻点焊

3、FDS

4.SPR

连接过程的实拍照片和剖面图

1.铝激光钎焊

铝激光钎焊（）是利用激光作为介质，加热、熔化钎料并填充铝基体金属间隙的连接工艺。用于汽车车顶、后盖外板的焊接。结构强度比普通焊接提高20%，焊缝表面光滑致密，生产效率高，约为一般连接工艺的300%。该技术在国内汽车行业尚属首次应用。

激光钎焊实图

铝合金钎焊一般用于覆盖件，如顶盖与侧板的连接、行李箱盖之间的连接等。焊缝美观，无需打磨，可直接喷漆。

2.铝电阻点焊

铝电阻点焊（）是依靠电极压力下的电阻热使铝材料熔化并将其相互连接的技术。是目前世界上最先进的铝焊接技术。目前该技术研发已经成熟，随着CT6正式下线投产，该技术也全球首次应用于CT6车型上，并成为了长安汽车的专利技术。通用汽车。

铝电阻点焊的焊头采用多环圆顶电极，这是一项通用专利技术。这种焊条表面有多个凸环，在焊接铝板时可以刺穿铝合金表面的氧化层，使铝板能够可靠连接。

但为了保证电阻点焊的质量，每焊完30-40个焊点后需要自动打磨焊头，以保证多环圆顶电极的形状和表面光洁度。

铝电阻点焊实际图片

一般用于焊接薄型铝合金钣金件，如侧外壳与内框的连接处。

3、FDS

自攻螺纹（）将螺钉压在工件表面上，并使螺钉高速旋转，在双层（多层）金属板材中形成螺纹，从而快速实现板材之间的“冷”螺纹连接。连接过程。在工艺水平上，单侧枪入口大大提高了CT611复合材料复杂工况下连接板的可行性，从而赋予车身设计更大的灵活性。该技术的优点是具有优良的气密性和水密性。与传统焊接工艺相比，还具有优异的动态承载能力、耐久性和抗疲劳能力。

FDS应用图

FDS通常用于封闭空间。这时，FDS只需要一侧空间的优势就发挥出来了。如图所示，前地板梁与侧墙、门框的连接均通过FDS实现。

FDS铆钉工作流程图

首先将自攻螺钉放入图中的盒子中，然后机器自动排列螺钉并将其输送到拧紧工具上。通过透明的螺钉输送管，使用高压空气将螺钉推至工具上。输送管的内径仅比螺杆大。稍大一些可以防止螺杆在管内改变方向，同时保证足够高的气压以实现快速有效的螺杆推动。

4.SPR

自冲铆接（）是利用高强度管状铆钉在高压下穿透上板。同时，铆钉末端穿透下板并在压力和下模的作用下膨胀形成自锁，从而实现板与板之间的连接。该工艺可以实现不同类型材料（铝、钢、塑料）之间的有效连接，连接强度是普通电阻点焊强度的120%。在提倡绿色制造的今天，自冲铆接是一种无烟、无热、能耗低、生产效率极高的绿色工艺。

SPR应用图

一般用在薄板金件上，具有双面空间，满足安装要求，实现钢铝、铝铝连接。

SPR铆钉状态图

自攻铆钉将安装在塑料带上并成卷供应。使用时，将滚压好的铆钉安装在铆钉工具的滚轮架上，通过连续旋转将铆钉供给铆枪。凯迪拉克 CT6 车身上总共使用了 5 种不同类型。铆钉用于连接车身的不同部位，不同的铆钉卷使用不同的颜色，以防止出错。

总结

凯迪拉克使用钢和铝的混合物。它不像其他模型那样分割钢和铝材料。通过铝点，一个区域有钢有铝（爱驰汽车上钢下铝，蔚来90%以上是铝）。焊接、激光钎焊、FDS、SPR连接是目前比较成功的全铝车身量产型号。