纯电动客车铝合金车身连接技术应用

周常伟， 咸春晓， 伍文博， 程 乐

(中国重汽集团济南豪沃客车有限公司， 济南 250200)

现阶段可用来减轻汽车重量的新型材料主要有高强度钢和轻质材料。其中，高强度钢实现轻量化的主要途径是减薄钢板厚度，但厚度存在限制，不能无限减薄，轻量化效果会受到制约。因此，采用轻质材料铝合金制作车身是目前比较可行的技术路线。铝合金车身的连接技术是推广应用的关键，尤其是钢铝之间的连接技术，在客车行业尤为重要。我司某12 m纯电动城市客车整个底盘骨架全部采用高强度钢QStE700，车身骨架及蒙皮全部采用铝合金材料。本文以该车为例，探讨铝合金车身骨架中铝-铝及钢-铝连接技术及其应用。

1 铝-铝连接技术特点及应用

本文铝-铝车身的连接采用了自冲铆接、铝点焊接和粘接技术。

1) 车身上较薄的铝合金钣材(如车身蒙皮)之间的连接、铝合金角钢(连接加强件)与铝合金侧窗立柱矩形管之间的连接(如图1所示)采用自冲铆接。自冲铆接接头抗拉以及疲劳强度均高于同材质的铝点焊接头，但自冲铆接在连接操作过程中需要保留双侧进枪空间，在一定程度上限制了其应用范围。

图1 铝合金角钢与侧窗立柱的自冲铆接

2) 因操作空间所限，前后围骨架、侧围骨架、顶盖骨架内的铝合金矩形管之间以及这些骨架总成在车身合装时的连接采用铝点焊接，如图2所示。

图2 骨架内铝合金矩形管之间的铝点焊接

3) 铝合金骨架与铝合金外蒙皮之间的连接采用粘接，图3为车身蒙皮粘接涂抹粘接胶示意图。首先需要在骨架上涂抹聚合成环氧树脂专用胶，然后用夹具固定蒙皮与骨架，待胶固定后再拆掉夹具。

图3 轮罩处铝合金骨架与铝合金蒙皮的粘接胶涂抹

三种连接技术的优缺点见表1。

表1 三种连接技术的优缺点对比表

2 钢-铝连接技术特点及应用

由于铝合金材质的独特性，对于客车而言，尚无法像轿车一样全车使用铝合金材料，客车底盘骨架一般都采用钢材结构。因此，客车车体结构的连接还包括铝合金车身与钢质底架之间的异材连接，实际应用中，常采用机械连接及二氧化碳气体保护焊接。

本文车身的钢-铝连接采用的正是螺栓连接及二氧化碳气体保护焊接，其主要方法是铝合金车身与钢质底架之间通过连接钢板连接，连接钢板的一端与铝合金车身用螺栓连接，另一端通过二氧化碳气体保护焊与钢质底架连接在一起，从而将铝合金车身与钢质底架连接起来，如图4所示。

图4 铝合金之间及钢铝之间连接示意图

螺栓连接要在板件上开孔和拼装时对孔，增加工作量。钢-铝异材之间的连接，采用螺栓连接时应注意以下几点：

1) 螺栓的方向及长度不可随意更改。

2) 使用扭矩扳手或专用工具确保按规定的力矩紧固螺栓，由于不同部位对拧紧力矩的要求不尽相同，需按照作业指导书进行操作。

3) 按照正确的顺序，均匀交替地紧固螺栓。

4) 螺栓拧紧后要做好标记，避免钢-铝之间的螺栓连接出现松动。

3 轻量化效果及应用前景

根据测算，12 m纯电动城市客车采用“高强钢+铝合金车身”后较原“普通钢质底盘+钢质车身”轻 1 000 kg左右，在同等动力电池电量情况下，单位载质量(kg)单位里程(km)的能量消耗量可减少至0.17 W·h以下，动力电池百公里耗电量可减少约5%。

车身大量应用铝合金实现轻量化得到各国的重视，未来大部分车型的车身都可能使用铝合金板材，并且会出现更多的全铝车身的车型。车身轻量化材料的应用不仅能够降低车重、增加续驶里程，而且可以提高车辆自身的加速性能，对纯电动汽车的发展起着至关重要的作用，只是目前受制于成本与技术的瓶颈未能广泛应用。

对纯电动客车而言，车身轻量化对铝合金车身的依赖比较大，未来纯电动客车会逐渐由钢铝混合车身逐渐向全铝车身方向发展。

4 结束语

本文简述了某纯电动城市客车铝合金车身之间及铝合金车身与钢质底架之间的连接方法。目前，连接技术日趋多样化，形成了以焊接为主，铆接、粘结、栓接为重要补充的现代连接技术体系。在铝合金车身的实际应用中，其车身构件的连接是重中之重，尤其是钢-铝不同材质之间的连接。