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奔驰车身材料普及知识

奔驰车身材料普及知识 AutoNewTech
2021-05-18
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高度的舒适和安全性能是成功车辆的必备因素,正确设计的白车身才能满足更高强度,耐碰撞和抗震动方面的功能要求。



车身材料选择时考虑的因素


事故时乘员的安全性


保障乘员安全是奔驰最核心的价值观念,必须考虑材料能提供多大的变形空间。


例如由于侧壁变形空间小,A/B 柱承重区域必须采用更为坚固的材料。


车辆尽可能的轻量化


过高的车重会增加燃油消耗和尾气排放,铝材重量较轻,在车身轻量化方面扮演重要作用。


可接受的生产成本


生产成本必须要和车辆级别相符,铝材是一种比较昂贵的材料,所以不可能用在原则上都可以用到的位置。


生产技术限制


铝材在生产制造方面也有较高要求,目前还有生产技术上的瓶颈限制。


事故后的维修


车身在事故后必须要做到尽可能方便维修,而且维修成本尽可能的低。


车身坚固和轻量化都重要


通常为了满足车身耐碰撞的要求就需要更厚的钢板,这和行驶动力性所要求的轻量化车身有矛盾。


高强度钢板能确保安全且降低部件壁厚,车身重量因材料混合使用得以减轻。



奔驰车身用钢材通常按不同抗拉强度进行如下分类:


低碳钢:抗拉强度小于300N/mm² ;

高强度钢:抗拉强度在300N/mm² - 550 N/mm²;

现代高强度钢:抗拉强度在550N/mm² - 1000 N/mm²;

超高强度钢:抗拉强度超过1000N/mm²;

热成型超高强度钢:抗拉强度超过1500N/mm²;



关于抗拉强度的一般信息


抗拉强度就是材料在外力作用下被拉断裂前承受的最大应力值。


当钢材在拉伸测试中会经历以下过程:


在A点前材料受力后发生弹性变形;

A点至B 点产生弹性变形兼有少量塑形变形;

B点后塑形变形速度加快,由于材料内部晶粒重新排列,抵抗变形能力又有所提高,直至所受应力达到最大峰值C点;

应力达到C点后材料抵抗变形力明显降低,迅速发生塑形变形直至断裂点D。

奔驰经典钢制车身简介( S级221 车型)


2005年上市的S 级221车型第一次大量采用了现代高强度钢板和热成型超高强度钢板,新材料的应用让该车身拥有俯视群雄的卓越碰撞性能,随之带来的是超高强度钢维修概念和之前材料相比发生了重大变化。


该车使用可分离的前部模块和尾部模块,将维修成本降到最低。


主底板中有8条纵向主梁,用来加固乘客舱。


行李箱后围部件采用轻盈的铝合金零件,该部件在维修时也需要采用了铆接/粘胶的连接技术。

 

奔驰铝制车身的先驱


在2000 年的CL 级轿跑车(215车型)上,奔驰第一次大量采用铝合金作为承重的车身结构部件。


CL级215 车型在安全性能,动力操控和舒适度实现了完美的融合,相比以往的梅赛德斯双门跑车有了很大的不同,这些要归功于完全重新设计的车身和新型的混合制造技术,也为后续的智能轻量化车身发展铺平了道路。



奔驰铝合金材料按制造工艺分类如下:


铸铝


采用将熔炼好的铝合金浇入铸造模具中获得铝铸件,抗拉强度大概在 400 N/mm²。铸铝部件其形状可以根据车身负荷要求精准定制,可以传递较高作用力和连接大型车身部件。因此主要用于车身受力点和功能高度集中区域。


自2013 年投放市场的新款S 级222 车型开始,梅赛德斯-奔驰高档轿车车身的承重结构区域都大量采用了铸铝材料。


挤压成型铝材


对放在模具型腔内的铝合金坯料施加强大压力,迫使铝合金变形从模孔中挤出从而获得所需形状的零件。例如奔驰前后保险杠中的铝合金防撞梁即为挤压成型铝材。


铝板


指通过轧制工艺成型的铝板,车身上铝合金材料通常采用5000 系列和6000 系列。铝板在车身铝制零件中因强度较低,通常用在外部镶板区域,最常见的奔驰前引擎盖,前部翼子板皆为铝板。


图示为奔驰 S 级222 车型


奔驰经典全铝车身(SLS 197车型)


2009 年投放市场的SLS 197车型是奔驰第一款车身全部采用铝材的车辆。车辆壳体重241千克,与传统钢质结构相比,车身重量明显减轻。全新设计的车身壳体采用全铝车身框架结构。此车身壳体结构将智能轻量化设计与出色的强度完美结合,为SLS 197车型卓越的车辆动态性能奠定了基础。

 



经典钢/铝混合车身结构(新E 级213车型系列)


2016 年投放市场的奔驰新E 级213 车型,车身设计采自新一代梅赛德斯-奔驰后驱架构平台(MRAM)。


前部纵梁作为抵抗撞击的主要部件,不仅采用了现代高强度钢,而且在几何结构上做了进一步的开发以提高其对碰撞能量的吸收吸能。激光焊接技术实现了在纵梁上焊接增强元件,这不仅可以减轻重量同时还提高了强度。


前/后减震轮拱都由铸铝制成,该材料可以在不同位置根据强度需求精准采用不同厚度,从而提高了抗扭强度,降低行驶噪音和车身重量。


侧壁区域都由内壁和外壁总成构成,为了确保侧面抗撞击性能,A / B柱和车顶区域大量采用超高强度钢材和热成形超高强度钢材。


车身后端采用钢/ 铝混合设计,其纵梁和横梁部件由铸铝和高强度钢制成。为了在发生后端碰撞时表现出特定的变形性能,后端纵梁钢板的厚度逐渐由薄向厚设计。


奔驰未来车身发展方向


2015年奔驰展出的F015 概念车,为我们勾勒出车身未来发展的方向。


更为舒适宽敞的无B 柱设计却更为安全,因为纤维增强复合材料(FRP)替代了传统的钢材,特别是碳纤维复合材料(CFRP)最大限度地提高强度和碰撞安全,同时也优化重量。


和传统车身相比,创新材料的应用可以减轻40%重量,而且吸能效果比钢或铝材高四到五倍,使车内乘员的防碰撞保护上升到一个新的高度。


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