創(chuàng)新輕量化設(shè)計(jì) 之 2018款?yuàn)W迪A8所采用的 碳纖維增強(qiáng)聚合物 CFRP材料

2018款?yuàn)W迪A8L的車(chē)身架構(gòu)分解圖。我們可以看到這款車(chē)身采用了多種不同材料，請(qǐng)注意后車(chē)身艙壁（黑色部分）采用的CFRP材料。

最近幾年中，奧迪已經(jīng)為鋁制白車(chē)身的量產(chǎn)做出了開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)，最近發(fā)布的2018款A(yù)8更是采用了更加廣泛的混合材料技術(shù)。除了保留車(chē)輛白車(chē)身上采用的大部分鋁合金材料外，奧迪還采用了大量鋼材、鎂材和碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)材料。

奧迪公司表示，與現(xiàn)行版A8相比，2018款A(yù)8的扭轉(zhuǎn)剛度提升了24%。然而，由于采用了大量新型安全/自動(dòng)駕駛技術(shù)以及插電式混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，汽車(chē)仍需要對(duì)抗可怕的“大規(guī)模蠕變”（mass creep）。盡管車(chē)身工程師已經(jīng)盡了最大努力，新款?yuàn)W迪A8的白車(chē)身重量仍從現(xiàn)在的509磅（231公斤）增加至621磅（282公斤）。

具體來(lái)說(shuō)，A8的后艙壁及連接的置物架采用了CFRP材料，這也是A8車(chē)艙中最大的部件之一。奧迪工程師表示，這個(gè)部位可以為整車(chē)提供大約33%的扭轉(zhuǎn)剛度。他們解釋說(shuō)，為了更好地吸收縱向和橫向負(fù)載及相應(yīng)的負(fù)載剪力，公司采用了6到19層碳纖維層疊的設(shè)計(jì)，從而提供更好的負(fù)載性能。每層纖維可以以“任何希望的角度”組合在一起，幾乎不用對(duì)這些纖維進(jìn)行太多修改。

這也就是說(shuō)，奧迪的新工藝可以直接使用碳纖維材料，從而免去了制造碳纖維板的中間步驟。此后，奧迪還將采用另一種新工藝，需要將纖維層板放在環(huán)氧樹(shù)脂中浸潤(rùn)“幾分鐘”。盡管奧迪A8的車(chē)艙仍然采用了熱成型的高強(qiáng)度鋼，但鑄鋁節(jié)點(diǎn)及擠壓型材等也占到了車(chē)身材料清單的58%。

工程師表示，新的熱處理鑄鋁合金可以為車(chē)身提供超過(guò)230 MPa(33359 psi)的抗拉強(qiáng)度，并在抗拉測(cè)試中表現(xiàn)出超過(guò)180 MPa(26,107 psi)的屈服強(qiáng)度。

這些合金型材的性能數(shù)據(jù)比之前有“明顯提高”。

工程師表示，奧迪A8懸掛塔的前支架連接采用了鋁材，實(shí)現(xiàn)了28%的減重表現(xiàn)。鋁制螺栓可用于將懸掛塔的前支架直接固定在支柱塔圓頂，從而提高抗扭剛度。從安全性能方面來(lái)看，在遇到正面碰撞時(shí)，車(chē)輛前部受到的力可以分散至三個(gè)緩沖區(qū)。

此外，奧迪A8的另一個(gè)重要變化是采用了14種不同的車(chē)身裝配工藝，包括包邊、握柄沖頭鉚合及遠(yuǎn)程鋁制激光焊接等。其中，握柄沖頭鉚合可以用于固定側(cè)車(chē)架的位置，及一些結(jié)構(gòu)性焊接處。奧迪的先進(jìn)連接技術(shù)可以將車(chē)輛的鋁制側(cè)車(chē)架連接至熱成型HSS鋼材的B柱、車(chē)頂線及薄型法蘭盤(pán)，這也讓奧迪感到非常驕傲。

作者：Stuart Birch
來(lái)源：SAE《國(guó)際汽車(chē)工程（AEI）》雜志