純電動客車鋁合金車身連接技術應用

周常偉， 咸春曉， 伍文博， 程 樂

(中國重汽集團濟南豪沃客車有限公司， 濟南 250200)

現(xiàn)階段可用來減輕汽車重量的新型材料主要有高強度鋼和輕質(zhì)材料。其中，高強度鋼實現(xiàn)輕量化的主要途徑是減薄鋼板厚度，但厚度存在限制，不能無限減薄，輕量化效果會受到制約。因此，采用輕質(zhì)材料鋁合金制作車身是目前比較可行的技術路線。鋁合金車身的連接技術是推廣應用的關鍵，尤其是鋼鋁之間的連接技術，在客車行業(yè)尤為重要。我司某12 m純電動城市客車整個底盤骨架全部采用高強度鋼QStE700，車身骨架及蒙皮全部采用鋁合金材料。本文以該車為例，探討鋁合金車身骨架中鋁-鋁及鋼-鋁連接技術及其應用。

1 鋁-鋁連接技術特點及應用

本文鋁-鋁車身的連接采用了自沖鉚接、鋁點焊接和粘接技術。

1) 車身上較薄的鋁合金鈑材(如車身蒙皮)之間的連接、鋁合金角鋼(連接加強件)與鋁合金側(cè)窗立柱矩形管之間的連接(如圖1所示)采用自沖鉚接。自沖鉚接接頭抗拉以及疲勞強度均高于同材質(zhì)的鋁點焊接頭，但自沖鉚接在連接操作過程中需要保留雙側(cè)進槍空間，在一定程度上限制了其應用范圍。

圖1 鋁合金角鋼與側(cè)窗立柱的自沖鉚接

2) 因操作空間所限，前后圍骨架、側(cè)圍骨架、頂蓋骨架內(nèi)的鋁合金矩形管之間以及這些骨架總成在車身合裝時的連接采用鋁點焊接，如圖2所示。

圖2 骨架內(nèi)鋁合金矩形管之間的鋁點焊接

3) 鋁合金骨架與鋁合金外蒙皮之間的連接采用粘接，圖3為車身蒙皮粘接涂抹粘接膠示意圖。首先需要在骨架上涂抹聚合成環(huán)氧樹脂專用膠，然后用夾具固定蒙皮與骨架，待膠固定后再拆掉夾具。

圖3 輪罩處鋁合金骨架與鋁合金蒙皮的粘接膠涂抹

三種連接技術的優(yōu)缺點見表1。

表1 三種連接技術的優(yōu)缺點對比表

2 鋼-鋁連接技術特點及應用

由于鋁合金材質(zhì)的獨特性，對于客車而言，尚無法像轎車一樣全車使用鋁合金材料，客車底盤骨架一般都采用鋼材結(jié)構(gòu)。因此，客車車體結(jié)構(gòu)的連接還包括鋁合金車身與鋼質(zhì)底架之間的異材連接，實際應用中，常采用機械連接及二氧化碳氣體保護焊接。

本文車身的鋼-鋁連接采用的正是螺栓連接及二氧化碳氣體保護焊接，其主要方法是鋁合金車身與鋼質(zhì)底架之間通過連接鋼板連接，連接鋼板的一端與鋁合金車身用螺栓連接，另一端通過二氧化碳氣體保護焊與鋼質(zhì)底架連接在一起，從而將鋁合金車身與鋼質(zhì)底架連接起來，如圖4所示。

圖4 鋁合金之間及鋼鋁之間連接示意圖

螺栓連接要在板件上開孔和拼裝時對孔，增加工作量。鋼-鋁異材之間的連接，采用螺栓連接時應注意以下幾點：

1) 螺栓的方向及長度不可隨意更改。

2) 使用扭矩扳手或?qū)Ｓ霉ぞ叽_保按規(guī)定的力矩緊固螺栓，由于不同部位對擰緊力矩的要求不盡相同，需按照作業(yè)指導書進行操作。

3) 按照正確的順序，均勻交替地緊固螺栓。

4) 螺栓擰緊后要做好標記，避免鋼-鋁之間的螺栓連接出現(xiàn)松動。

3 輕量化效果及應用前景

根據(jù)測算，12 m純電動城市客車采用“高強鋼+鋁合金車身”后較原“普通鋼質(zhì)底盤+鋼質(zhì)車身”輕 1 000 kg左右，在同等動力電池電量情況下，單位載質(zhì)量(kg)單位里程(km)的能量消耗量可減少至0.17 W·h以下，動力電池百公里耗電量可減少約5%。

車身大量應用鋁合金實現(xiàn)輕量化得到各國的重視，未來大部分車型的車身都可能使用鋁合金板材，并且會出現(xiàn)更多的全鋁車身的車型。車身輕量化材料的應用不僅能夠降低車重、增加續(xù)駛里程，而且可以提高車輛自身的加速性能，對純電動汽車的發(fā)展起著至關重要的作用，只是目前受制于成本與技術的瓶頸未能廣泛應用。

對純電動客車而言，車身輕量化對鋁合金車身的依賴比較大，未來純電動客車會逐漸由鋼鋁混合車身逐漸向全鋁車身方向發(fā)展。

4 結(jié)束語

本文簡述了某純電動城市客車鋁合金車身之間及鋁合金車身與鋼質(zhì)底架之間的連接方法。目前，連接技術日趨多樣化，形成了以焊接為主，鉚接、粘結(jié)、栓接為重要補充的現(xiàn)代連接技術體系。在鋁合金車身的實際應用中，其車身構(gòu)件的連接是重中之重，尤其是鋼-鋁不同材質(zhì)之間的連接。