新奥迪A8前瞻:车架采用独特复合材料

2017-04-20 14:12:32
来源:未来视界
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奥迪正在为轻体化设计的成功故事书写新的篇章。下一代奥迪A8将首次采用由四种材料复合制成的承重车架——任何以前的奥迪车车架都从未采用过如此多样的材料来制造。这款豪华座驾再一次宣誓了自己在汽车轻体化设计领域的创新先锋作用:它的低车重和高刚性带来的是更强的动力表现,更低的油耗和更佳的安全性。

奥迪的轻体化设计专家早已不用单一材料。他们本着“将恰当的材料用在恰当的位置,使用恰当的用量”这一原则,使用铝、钢、镁和碳纤维材料打造了下一代奥迪A8的车架,为制造复合材料奥迪空间车架(ASF)筑起了新的舞台。

一直以来,奥迪所应用的新材料、新技术都会直接惠及用车人——除了车体重量方面有了改良,即将上市的这款旗舰车型在刚度上较现款车型也提升了约1/4。这将让它操控起来更加精准,行驶时发出的声音也更加悦耳。

创新的制造工艺——新奥迪A8碳纤维后面板

碳纤维后面板

就新A8车架车舱部分的各零件的尺寸而言,高刚度碳纤维后面板是其中最大的。车辆整体刚度的33%都是拜它所赐。为了能最大限度地吸收横向、纵向和剪切力,后面板是由6到19层纤维层互相叠加而成的,确保了强度。每层纤维层又是由数条宽50毫米的纤维带构成的。这些纤维带被以任意角度铺设形成纤维层。这种创新的生产方式省去了传统制造纤维层的中间环节。

高强度热轧钢部件

新A8的车架座舱区域是由诸多热轧钢部件构成的,包括前舱壁下半部分、侧梁、B柱和顶梁的前半部分。它们的钢材是分别量身定制的,厚度各有差异,有一些部件的钢材还经过了局部热处理。这么做是为了减轻汽车的重量和提高强度,特别是在需要保护人员安全的关键部位。

铝板侧车壳

铝组件占到整个新奥迪A8车架的58%,在制造车架的各种材料中,铝被使用得最多。铸造节点、挤压型材和板材已是奥迪空间车架(ASF)的基本元素。而材料上的竞争也在促使车架研发的升级。经新式热处理具备高强度的合金具有超过230兆帕的抗张强度。它相应的屈服强度也超过了180兆帕。精密合金的强度甚至可以超过280兆帕,比如达到承受320兆帕的压力——这种强度是前所未见的。

镁金属构件

车架发动机舱上部的三角型构件是由镁金属做成的,它让复合材料的车架变得更加完美。由于采用了镁金属,该构件的重量较上代产品轻了28%。构件通过铝质螺钉被固定在车架主体上,起到了加强车架抗扭刚度的作用。当车辆遭受正面撞击时,该构件会将撞击力引导至车头部的三个缓冲区。

造福用户和环境——奥迪A8新车架车间

为了开发下一代A8的空间车架,奥迪在内卡苏尔姆专门建设了新车间。新车间高41米,总用钢量达到14400吨,相当于两个埃菲尔铁塔的用钢量。

制造新车架是一项工序复杂的过程,先后要经历14道工序,这其中包括对车架前后车门门框的滚边处理。这道工序属于“冷”加工,通过这道工序,铝质的侧面车壳在B柱、车顶廊线和侧梁形成结合点被固定到车架的高强度钢板上。该技术可以让门框边长较上一代车架加长36毫米。这样一来,上下车会变得更加方便,A柱的视野也会得到提升,这对于驾驶安全十分关键。

就新车架的“热”加工工序而言,奥迪是高端汽车制造商中唯一一家使用远距离激光焊接技术焊接铝材的厂家。这项技术带来的是高精度的边缘焊接,可以大大降低高温龟裂的风险。这项技术还通过调节热量输入让激光穿透深度的精确控制成为可能。通过这种方式,过程控制系统可以迅速判断两个焊接件之间的缝隙宽度并及时作出调节控制。激光束的送料速率高,能量消耗小,从而使这个生产环节的Co2的排放量降低了1/4左右。

这种新的加工方法还能在批量车型的生产中节约95%的续生成本,因为它省去了传统激光焊接中代价高昂的过程控制花费。远距离激光焊接技术是整个新奥迪A8生产中最具象征意义的技术。

1994年,第一代奥迪A8豪华轿车问世。它的全铝车架让奥迪空间车架(ASF)在汽车制造界扎下了根脉。自那时开始,奥迪便秉持着空间车架的设计原则生产出了百余万辆汽车,不仅如此,奥迪还在不断融合各种材料和技术,丰富奥迪空间车架的内涵。

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