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車輛輕量化之鋼鋁接合技術(shù)獲突破

  本田開發(fā)出了將鋼與鋁(鋁合金)接合在一起的技術(shù),在原為鋼制的車門外板部分采用了鋁材。

  現(xiàn)在有多家廠商為減輕車門重量而將其改為鋁制。不過,這樣車門雖然變輕了,但成本也會隨之上升。據(jù)本田推算,與鋼制車門相比,雖然改成鋁制車門后每輛車能減輕22.5kg,但成本卻達(dá)到290%,接近原來的3倍。如果只將外板改為鋁制,則可減輕11kg,成本只有110%。也就是說,重量減輕的幅度雖然是全鋁車門的一半,但成本上升幅度只有全鋁車門的1/19。

  看好將鋼與鋁粘合起來制造車門,各公司目前都在進(jìn)行相關(guān)開發(fā),但還沒有一家取得成功。首要問題在于車門的曲翹。對車門進(jìn)行涂裝時,溫度會上升至200℃。按以前的思路將鋼與鋁粘貼在一起制造車門的話,會產(chǎn)生10mm級的曲翹。這樣一來車門就無法正常開閉。

  鋁的熱膨脹率為鋼的約兩倍。在涂裝工序中,如果溫度上升,鋁制的外板就會大幅伸長。普通車門的折邊一般只折疊一次,因此無法抵抗外板伸長的力。在重疊鋁板與鋼板做沖壓之前,一般會先用機(jī)器人涂抹粘合劑。做普通折邊的話,粘合劑就會夾在板與板之間。由于無法抵抗外板伸長的力,因此粘合劑的膜會隨著剪切應(yīng)力變形。從涂裝室出來冷卻時,粘后劑就會硬化,導(dǎo)致無法復(fù)原,從而使整個車門發(fā)生曲翹。

  因此,本田將折邊改為折疊兩次,這樣便可通過材料間的相互擠壓來抵抗外板伸長方向的力。實(shí)際處理時并不是真的進(jìn)行兩道折邊工序,而是在沖壓時的模具內(nèi)放置向車門面內(nèi)方向移動的分割模具,從端面擠壓。該模具從側(cè)面看為中央呈圓弧狀凹陷的形狀,因此由鋼與鋁重疊成的板會受其擠壓而卷起。這樣持續(xù)擠壓的話就會沿著圓弧一直卷起。如果加長行程,不只可以卷一圈,還可像發(fā)條一樣卷起多圈。接著再用上模來沖壓,將圓截面壓平。通過在熱變形較大的四個部位采用這種構(gòu)造,防止了加熱時的變形。

  除了這四個部位以外,其他地方的折邊只折一次。由于增加了粘合劑中橡膠的比例,因此硬化時也只是有一定程度的變形。這樣便可抑制曲翹。

  在鋼與鋁這樣的異種材料間實(shí)施粘合時,面臨電蝕的問題。此次為避免電蝕而采用了新日鐵住金生產(chǎn)的“SuperDyma”鋼板。這種鋼板在270MPa級高張力鋼板上鍍有含鋁11%、鎂3%、硅0.2%、鋅85.8%的覆膜,鍍膜的腐蝕電位為-1.0V,比鋁低。另外,采用的鋁材為6000系列鋁合金。

  憑借上述手段,與原來的鋼制車門板相比,4塊車門板的總重量從63.5kg減至52.5kg,減輕約17%。這有助于提高燃效及動力性能,同時,由于車身外側(cè)變輕,重心向車身中心集中,因此還能提高操縱穩(wěn)定性。本田計劃首先在2013年3月于美國上市的北美款謳歌新車型“RLX”上采用該技術(shù),然后陸續(xù)推廣至其他車型。

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