滚粗什么意思(“滚粗”这门手艺)
出品|虎嗅汽车组
作者|胡洋
题图|aluminiuminsider
工业制造很像职场,“刚”是必需品质,但你得在正确的地方“刚”,才可能有好结果。
就好像人们更关心华丽的衣着、精致的妆容,这个时代的汽车工业,所谓“智能”与“科技”抢走了太多风头——它们固然重要,但不应让你忽视底层基础。在多少人眼里,车身就仅仅只是一个毫无存在感的钢铁框架,最多也就在碰撞测试中能露几秒钟的脸。
虽然听上去着实没劲,但白车身(body-in-white)确实是一辆车最为核心的基础,直接决定着那些眼花缭乱的新技术能否良好发挥作用。白车身是指未上漆的车身主体结构,主流材质无非是钢、铝、碳纤维等复合材料。相对来讲,钢材成本较低但沉重,铝材轻巧但昂贵难加工。实际上,大多数我们日常接触到的家用车,车身都是清一色的全钢结构(可能辅以少量其他材质,本质上仍属全钢)。
要评价一个车身设计制造品质如何,有三个指标怎么也绕不开:强度、刚性、重量。
汽车生产中的钢材,主要的处理方式是钢板冲压成型,然后焊接为车身结构。像a柱、b柱、纵梁等关键位置,为了保证强度和刚性,一般会尽量设计为单一部件(由同一块原材料制成)或尽量减少部件数(减少连接)。但这也会带来一定的结构冗余,因为首先同一部件的不同位置,所需承受的应力并不相同。
其次其他客观要求导致的形状变化(比如b柱要做成上细下粗),也会让部件各个位置的强度和刚性有所不同。你可以这么理解:把一张纸卷成一个锥形,尖端的强度一定要大于下方的强度——因为纸的厚度是统一的,尖端形成的截面更小更紧凑,当然更“结实”。但回到车身部件比如b柱上面,我们其实是希望下方强度更大以抵御撞击,而上方我们只是需要它更细一些以改善视野。
传统的钢板冲压部件,如果要满足下半部分的强度要求,那么上半部分的强度必然是过剩的;反过来如果上半部分恰到好处,下半部分就很难满足需要。材料过剩有什么坏处?重阿!如今这个汽油车被碳排放撵着走、电动车拼命减重增续航的时代,轻量化正越来越重要。
于是我们(经过了n段铺垫后)终于来到了本文的重点,连续变截面板trb(tailorrolledblanks)技术。
trb是一种近年来新出现的可变截面板技术,在它之前,汽车生产领域广泛应用的是另一种可变截面板:twb(tailorweldedblanks)激光拼焊板。
(b柱部件使用激光拼焊的减重效果,图:gonvvama)
twb的原理是借助激光焊接,将不同厚度甚至不同材质的两种金属板焊在一起,然后整体冲压成型为一个零部件。借助在不同位置使用不同材料,twb也可以起到优化分配、减轻重量的作用,同时还能帮生产商减少废料率、降低成本。但不同材料、不同厚度面板之间存在焊面,以及两种面板的厚度突变,使twb面板无法避免应力薄弱点的存在。
(twb厚度跳跃性突变,且存在焊面)
而更新锐的trb技术,其实原理很简单:在传统钢板轧制过程中,实时调整轧辊的间距,得到厚度可连续变化的变截面钢板。用粗话讲,就是“滚”出来的厚薄可变钢板,让材料可以“按需分配”。
与惯用的twb激光拼焊板相比,trb的厚度可以做到连续的平缓变化,不会出现拼焊导致的硬度突变,能用最少的材料(重量)获得零部件所需的机械性能。所以trb可用于车身关键受力位置,比如纵梁、a柱等对整个车身至关重要的部件,同时又能大幅减少这些关键部件重量,从而让重量-强度最优分配。
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