除了结构和材质的因素,还有哪些技术可以让汽车更结实?

光听人讨论钢板厚不厚,热成型钢、碳纤维、超级合金什么的,造汽车还有哪些让它变强的技术……

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14个答案
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“结实”的概念有点泛,简化为“车身强度”吧。一般汽车在设计的时候,为了提高车身强度会从3个方面下手:

  • 车身结构
  • 车身材料
  • 连接工艺

题目中实际上已经排除了前两个方面,所以剩下最主要的改进方案就是车身的连接工艺了。

连接工艺也听起来文绉绉的,简单来说就是车身的焊接工艺,当然也不止于焊接啦。车身制造中焊接方式有点焊、缝焊、凸焊、激光焊、电弧焊、螺柱焊等,其它的连接工艺还有涂胶、铆接、TOX等,根据不同部位以及不同连接材料而定。

汽车制造主要经过冲压、焊装、涂装、总装四大车间,焊装车间是接着冲压车间后面工作的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢,所以焊接是现代车身制造工艺中应用最广泛的连接方式。由于点焊焊接质量较易保证,对于操作工人的要求简单,在规范的操作下很容易达到良好的焊接效果,所以点焊在汽车焊接中被广泛采用,一般一辆车会有几千个点焊焊点。

简单介绍一下点焊的工作原理。首先是将两电极之间的工件加压,然后短时间内通以强大的电流,由工件本身的电阻产生热量来加热形成局部熔化接合的一种焊接方式,断电冷却时在压力继续作用下形成牢固的接头。

点焊原理及操作图

回到正题,单个或多个焊点实现了接头的连接,接头的质量决定了车身连接的强度,而接头的质量则取决于焊点的质量及点距。

焊点的质量除了上表的焊点尺寸,还与焊点表面与内部质量有关。焊点表面可用肉眼观测,要求表面压坑浅、平滑均匀过渡,无明显鼓起、外表面没裂纹,无熔化。而内部质量的检测则复杂的多,车企为了保证车身强度必须在焊点连接强度方面有专业的检测方法。

抽查白车身

各大厂商对于产品检验都有自己的标准和方法,不过只有汽车巨头才有实力斥巨资进行全面的产品品质检验工作和开展各种严苛的测试。比如一汽-大众一直以德国大众的标准检测自己的产品,极为严格的品控流程才能造就出高品质的产品。一汽-大众检测焊接内部强度的方法,一般分为“无损检验”和“破坏性检验”。

首先每周会随机抽取每个车系得白车身一部,然后首先对全车5000多个焊点进行超声波的无损检测,保证所有焊点的一致性得到保障。超声波无损检验的原理是将检测探头放到焊点上,发送超声波脉冲,然后再接受回波。大部分超声波到达钢与空气的临界面时会被反射回来,所以形成熔核的地方超声波会通过,然后在工件底部与空气临界处反射。通过回波的状态得出材料厚度,从而间接计算是否形成熔核;如果开焊或者焊点粘连都会反映在回波上。

超声波无损检测原理

为了进一步检测车辆是否合格,超声波检测合格的车辆,还要进行更加严苛的检测,即真正的破坏性试验---扁铲检测。为检测焊接牢固性,全车有数千个焊点,每一个焊点被铲开,从而确保所有焊点全部焊接牢固,成本极高。

扁铲检测

除了确保点焊的焊接质量外,焊接技术的升级对提高车体强度将会有更显著的效果。激光焊接是近十年来刚刚应用在国内车企的新型无缝焊接技术,实际上世纪八十年代德国大众就已经采用,而在国内一汽-大众是应用此项技术最早的车企之一,车身的整体激光焊接在国内也其看家本领。通过他们大量实车碰撞的试验表明,用激光焊接取代点焊、弧焊的车身,整体强度能提高50%。

激光焊接

听到激光焊接的名字,实际上可以猜测到其大概的工作原理。就是以激光为热源,使被焊接工件或填充材料熔化形成连接接头的焊接方法,一般又分为两种---激光钎焊和激光熔焊。区别是激光钎焊是用激光熔化填充材料,熔化的填充材料滴落到工件被连接部位形成金属熔池,熔化金属冷却后形成连接接头,在焊接过程中工件母材不熔化。

激光熔焊是用激光把接头部位的被焊工件熔化形成共同熔池,熔池中的金属冷却形成连接接头,焊接过程中不需填充材料。

同样检测激光焊接牢固性也是非常重要的。检测点焊的超声波无损检测同样可以用来检测激光钎焊,而用扁铲进行的破坏性检测则同用于激光熔焊。

扁铲破坏性检测激光熔焊焊缝

除了以上两种检测方法,一汽-大众还会对激光钎焊进行独有的金相检验。通过切割、镶嵌、磨抛、腐蚀等一系列的步骤制作成样本,并对样本进行显微镜观察分析。通过利用金相学方法检查金属材料的宏观形貌和显微组织,比如有无气孔或连接缺陷等问题,以此评价连接工艺质量的好坏。

金相检验的样品和显微成像

综上所述,如果想要提高车体的强度,除了材料和结构外最主要的方法就是提高焊接工艺。对于传统的点焊工艺,可以通过合理的安排焊点距离等方法提高工件的接口强度,并有严格的内部检测来监督焊接质量。激光焊接作为新兴的焊接技术,是点焊焊点强度的1.5倍。但由于技术较为复杂,整体设备价格昂贵,前期投入过大,只有少数像一汽-大众这样的企业才能承担并投入使用,并在其全系车型上得到广泛应用。

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卖口张化学学士,摄影爱好者,果壳实验室成员

2015-12-02 16:26

除了材料性能和结构本身的优化,在真正制造的时候,应该很重要的就是连接工艺了。你各部分造得再好,连接处太薄弱总不行。

所以焊接工艺的精度、方式的优化都有助于提高整个车的强度。而且焊接完应该还要热处理吧?让焊料和工件本体在微观上结合更紧密。

当然现在应该很多部件会尽量一体成型吧,至少碳纤维复合材料是如此。

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这样明目张胆的发广告真的好吗

以前是大众粉,可惜自从断粱时间以后,就粉转黑了。

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支持者: Smileday4

就像是你用头顶着厚枕头去顶墙,肯定比顶着砖头去顶墙来的安全。

就像是你用头顶着厚枕头去顶墙,肯定比顶着砖头去顶墙来的安全。

车重不等于结实,结实不等于安全。

一般现代汽车吧前后舱设定为碰撞吸能区,而乘员舱则相对要求不变形。且乘员舱下部还会设置多道卸力纵梁,将前后吸能舱不能吸收的撞击力分散到整个车身。起到保护车内乘员的目的。

前后吸能舱的作用,吸能舱能利用自身的变形来吸收碰撞力。就像是你用头顶着厚枕头去顶墙,肯定比顶着砖头去顶墙来的安全。

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果壳巨型问号龟控 体验感迷信者 涂装工程师

2015-12-10 15:31

若无涂装再结实也得烂掉

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毛骡金属材料学博士

2015-12-10 16:01
支持者: Smileday4

大家都说焊接……作为搞材料的人,我说别的。还好题主只说不算材质。

有几种有趣的方法可以用:

第一:整车一体化。简单的说,骨架一次成型,没有焊接。所有焊接带来的问题通通没有了。不论是耐冲击性,冲击吸收性能都比传统的高一个档次。如果车皮也只是一块钢板的话,也会有类似的效果。没有骨架那么拔群就是了

第二:结构部件超纯化。这是一个老课题了。日本人的超级钢能做到。变形率80%,全车一块变型。同样速度对撞,老车用车头吸收冲击,人家全车一块吸收。自己拿口香糖想象。

第三:泡沫金属。泡沫铝,泡沫铁基本是开发出来减低车身重量用的材料。但是这样做的前提是:安全达标。泡沫金属在硬度和强度上没有什么优势。但是这货耐撞,因为它能承受的变形量很大。使用泡沫金属做车体,撞一次就基本就得换。但是对于车内人员来说却很安全。参考漏气的皮球。

我能想到的就这么多……PS:除了材料和结构,你还想让你的车更结实。别指望了,车载电磁场功率撑死也就能减震,拿来缓冲撞击还差远了。

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管子控生物、化工、材料人

2015-12-02 16:35

除了材料和结构,车身的成型应该很重要吧(看了楼上卖口张同学的发现专业的说法是“连接工艺”)

其实还想补充一个问题:一体成型如3D打印和传统焊接哪一种更能让“汽车结实”?

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话说不差钱的话就用铝合金装甲钢厚厚地焊成个罐头呗。

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其实这个问题非常的复杂,这个需要不断的做碰撞试验,不断完善,在这里凭空讨论是没有什么实际意义的。

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达不溜G金属材料工程/应用电子

2015-12-10 19:35

重车更安全的物理原理是两车对撞之后两车总动能更多的转移到相对更轻的车上,而非更厚的钢板就一定能带来更高的强度,结构和工艺对强度的影响比钢板厚度大得多

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车的重量应该有关吧。

感觉重的车比较扎实。

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狐钰钰动态:@范冰冰 @莫言 刚刚关注了他,你们共同关...

2015-12-02 16:51

用美盾材料!

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汽车做到彻底结实之后的结果可参考坐飞机系不系安全带的笑话:“安全带管用吗?”“管用!飞机摔了你还是囫囵的”

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大众最近给果壳充值了多少钱?

每天首页都是这样的贴,说说火星也算科普了,但这个已经不能忍了

如果果壳开始因为经济利益丧失了中立性

科普辟谣的帖子就在也没有可信度了

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