Алюминиевый кузов Ауди А8: модель D2
Новизна автомобиля Ауди А8 была в том, что при его разработке впервые применялась концепция пространственной самонесущей конструкции кузова – ASF (Audi Space Frame). Эта концепция продолжалась в последующих моделях Ауди, в том числе, алюминиевом кузове Ауди А2.
Сущность этой концепции заключается в том, чтобы максимально использовать в автомобиле преимущества различных форм алюминиевой продукции:
алюминиевых листов, алюминиевых профилей иалюминиевых отливок.
В этой концепции роли различных компонентов самонесущего кузова автомобиля четко разделяются:
профили – несут нагрузки;листы – обеспечивают жесткость;отливки – служат соединительными элементами.
Самонесущий кузов Ауди состоит из скелетной конструкции, выполненной из полых алюминиевых профилей. Эти алюминиевые профили могут быть прямолинейными или гнутыми (2D или 3D). При необходимости применяют алюминиевые профили с несколькими полостями со специально разработанным поперечным сечением. В самых нагруженных углах и других соединениях элементы кузова обычно соединяются с помощью сложных, тонкостенных алюминиевых узловых деталей. Эти алюминиевые литые детали отливают методом вакуумного литья под высоким давлением.
Алюминий в кузове Аudi А8 (D2)
Автомобиль Audi A8 (D2) выпускался с 1994 по 2002 год. Его алюминиевый кузов имел вес 249 кг (без дверей) – на 200 кг легче стального кузова. Это алюминиевый кузов включает 334 детали:
47 алюминиевых профилей (14 % веса);50 отливок (15 %) и237 листовых штамповок (71 %).
По сравнению с предыдущей — стальной — конструкцией кузова количество отдельных деталей уменьшилось на 25 %.
Первые самонесущие алюминиевые кузова Ауди содержали:
Гнутые алюминиевые профили, плоские (2D) и пространственные (3D), из сплава 6060Наружные листовые панели кузова из алюминиевого сплава 6016Внутренние листовые панели из алюминиевого сплава 6009Несущие листовые панели из алюминиевого сплава 5182Литые узловые детали из алюминиевого сплава А356
Для производства алюминиевого кузова первой модели А8 (D2) была характерна низкая степень автоматизации. Сборка кузова производилась примерно на 75 % вручную. Соединения к литым узловым деталям, которые производились сваркой MIG, служили для компенсации допусков.
Термическая обработка алюминиевого кузова
Другой особенностью изготовления кузовов D2 была термическая обработка всего кузова в сборе при 210 ºС в течение 30 минут непосредственно перед окраской. Цель этой операции заключалась в том, чтобы обеспечить необходимую прочность кузова за счет идеального – искусственного – старения профилей и листов сплавов серии 6ххх (AlMgSi).
Однако впоследствии опыт показал, что в отдельной операции термической обработки кузова нет необходимости, и она была отменена уже на следующей модели Ауди с алюминиевым кузовом – Audi A2. Вместо этого требуемый уровень прочности кузова достигался во время нагрева в печи при операции окраски кузова. Дело в том, что эта операция окраски включает окунание кузова катафорезную ванну и затем обработку его в печи в течение примерно 20 минут при температуре 180 ºС. Этого нагрева оказалось вполне достаточно для эффективного упрочнения алюминиевых сплавов серии 6ххх за счет искусственного старения.
Какие бывают автомобили с полностью алюминиевым кузовом
Если вместо традиционного стального автомобиля использовать алюминий, вес всего автомобиля можно уменьшить на 30-40%; Вес двигателя из алюминия можно уменьшить на 30%; Алюминиевые радиаторы на 20-40% легче, чем такие же изделия из меди; Алюминиевый кузов автомобиля более чем на 40% легче, чем оригинальные стальные изделия. Автомобиль, сделанный из алюминия вместо стали, имеет замечательный эффект снижения веса. По сравнению с традиционным корпусом полностью алюминиевая конструкция корпуса легче и прочнее, что удобно для модульной конструкции. В корпусе больше места для настройки сложной техники, а продукты более разнообразны. Итак, какие автомобили используют полностью алюминиевый корпус?
Наиболее тщательное применение всех алюминиевых технологий — это бренд Jaguar из Великобритании, который имеет самые зрелые технологии и самый большой выпуск автомобилей из алюминиевых сплавов. В апреле 2016 года линия по производству цельноалюминиевых кузовов Chery Jaguar Land Rover, расположенная в Чаншу, провинция Цзянсу, была официально введена в эксплуатацию, став первым заводом в отечественной автомобильной промышленности, который может производить полностью алюминиевые кузова. Первый отечественный автомобиль, известный своим 75-процентным соотношением материалов из алюминиевого сплава, новый Jaguar XFL, был снят с конвейера.
Белый корпус Weilai es8 использует полностью алюминиевую архитектурную платформу, полученную от самолета. Такая огромная форма тела имеет вес белого тела всего 335 кг. Коэффициент использования алюминиевых материалов на цельноалюминиевом корпусе es8 достигает 96,4%, что также является самой высокой долей алюминиевых материалов в мире’с массовым алюминиевым корпусом. Помимо кузова, шасси, подвеска, ступица колеса, тормозная система и корпус аккумуляторной батареи es8 изготовлены из алюминия. Weilai бескомпромиссен в использовании материалов, поэтому es8 имеет самую высокую долю применения алюминия в серийном внедорожнике’s в мире.
Алюминий Weilai General Grade 7 сплавляется в полностью алюминиевый корпус es8. Алюминий серии 7 — боевой алюминий в алюминии. Он часто используется в шасси самолета, фюзеляже истребителя и других деталях, требующих высочайшей прочности материала.
Что касается материалов кузова серии Audi A8, первое поколение Audi A8, которое было впервые выпущено Audi в массовое производство в 1995 году, является наиболее представительным успешным примером использования алюминиевых материалов для изготовления автомобильных кузовов. В кузове автомобиля используются балки с различными коробчатыми сечениями, образованные экструзией алюминия, образующие пространственную раму, которая называется ASF (алюминиевая пространственная рама).
Подобно структуре автомобиля из алюминиевого сплава Audi A8, модель, разработанная и изготовленная Tesla, всемирно известной американской компанией по производству электромобилей, также использует полностью алюминиевый корпус. Помимо корпуса, большая часть материалов передней и задней подвески Tesla' также изготовлена из алюминия.
Ford F-150 — первая модель марки, в которой широко используются все технологии алюминиевого кузова. Высокий расход топлива кузова пикапа. После внедрения всех алюминиевых технологий вес будет снижен более чем на 300 кг, а расход топлива будет значительно снижен, что поможет занять выгодное положение в постоянно ужесточающемся стандартном кафе среднего расхода топлива предприятия. Кроме того, из-за того, что пикапы пользуются спросом на автомобильном рынке, стоимость модернизации, вызванная внедрением полностью алюминиевых кузовов, также может быть лучше воспринята рынком.
Chery EQ1 (маленький муравей)
Корпус мини-электромобиля Chery EQ1 (маленький муравей) изготовлен из алюминиевого сплава. Из-за высокой стоимости материала, сложной обработки и сложного обслуживания всего алюминиевого кузова он используется почти только в роскошных автомобилях и высокопроизводительных спортивных автомобилях.
Полностью алюминиевая конструкция кузова, аналогичная вышеупомянутым моделям, также используется в Rolls Royce Phantom нового поколения, Land Rover Range Rover star pulse, Lincoln Navigator и других моделях.
Фантом Rolls Royce базируется на новой платформе алюминиевого кузова BMW Group, а качество обслуживания сильно снижено. Starpulse, новый представитель Range Rover, имеет содержание алюминия в кузове нового автомобиля 81%. Выпущенный в этом году Lincoln Navigator также имеет полностью алюминиевый корпус, который не только повышает жесткость всего автомобиля, но и значительно снижает его общий вес, а также эффективно повышает мощность и экономию топлива.
Действительно алюминиевый Audi.
Статья под таким заголовком была опубликована в Авторевю семь лет назад (см. АР № 2, 1993). В 1994 году начался выпуск представительского Audi A8 с кузовом из алюминия, а сейчас на конвейер встал еще один «алюминиевый Audi» —компактная модель A2.
Мы побывали на производстве.
Все современные автозаводы похожи друг на друга, и завод в Некарсульме (там делают А6, А8, а теперь и А2) — не исключение. Если несведущего человека привести в двухэтажный корпус, где делают Audi A2, он не заметит ничего необычного. Разве что кузовные детали серебристые и на удивление легкие. (Гид одергивает: «Руками не трогать! Жир может повредить сварке и обработке».)Но если приглядеться, видны выштамповки на деталях: к примеру, AlMgSi10, AlSi10MnMg. В кузове Audi A2 нет ни одной стальной детали: алюминий, алюминий и еще раз алюминий!
УРОК ТЕХНОЛОГИИ
«Чайник ты, братец, — корил я себя. — Почитал бы перед поездкой справочники по химии, материаловедению и технологии. » Что ж, придется задавать вопросы специалистам Алюминиевого центра. (Этот центр был создан специально для разработки А2, а первым плодом труда его инженеров стал алюминиевый капот для традиционного стального Audi А6.)
И вот что выяснилось. Прежде всего, алюминий дает выигрыш в весе, а значит — в топливой экономичности, динамике и, как утверждают разработчики, в управляемости (видимо, это связано с жесткостью на кручение). Кузов А2 (автомобиль весит 895 кг) на 150 кг легче аналогичного стального.Во-вторых, уменьшается количество деталей. Там, где у стальной конструкции требуется приварить уголок или распорку, здесь достаточно отлить деталь с дополнительными ребрами. Алюминий не ржавеет — еще один плюс. Наконец, алюминиевые элементы эффективно поглощают энергию удара (в качестве примера нам показали лонжерон, который при столкновении сминается в «запрограммированную» гармошку).
Это, конечно, здорово, но как соединяют детали? Неужели с помощью заклепок? Оказалось, соотношение сварки и клепки при производстве А2 — примерно пятьдесят на пятьдесят. На каждом кузове можно насчитать 1800 заклепок, 17 метров швов MIG-сварки (Maschinelles Inertgas-Schweissen, «автоматическая сварка в среде инертного газа») и 30 метров лазерной сварки. Так что владельцам помятых алюминиевых Audi визит в мастерскую с обычным сварочным аппаратом строго противопоказан.
Кузов имеет нетрадиционную конструкцию. Его основа — алюминиевая пространственная рама ASF (Audi Space Frame), предмет заслуженной гордости разработчиков. Рама сваривается из нескольких крупных узлов: это боковины, пол с необычным корытцем для ног задних пассажиров, передняя и задняя части.
Теоретически, кузов для Audi A2 делают так же, как кузов большого Audi A8, но с одной поправкой: A8 — представительский седан с небольшими объемами выпуска (80 машин в день). Там выше доля ручного труда и нет лазерной сварки. А здесь большинство операций выполняют роботы (их 220, в том числе 50 для газовой сварки и 15 — для сварки лазером). Чистота на грани стерильности, допуски в доли миллиметра.
Если спуститься по лесенке вниз, то попадаешь на сборочный конвейер.
Какой цвет чаще всего заказывают клиенты? Конечно же, «алюминиевый серебряный». Издалека даже кажется, что это не лак, а природный цвет металла! Пока рабочие не торопятся, и сборка идет в одну смену. Но ожидается, что уже к осени производство выйдет на проектную мощность, 300 автомобилей ежедневно в три смены.
Увы, более близкое знакомство с А2 не входило в программу, и в ответ на просьбу сфотографировать «живой» автомобиль (чем черт не шутит, вдруг под шумок удастся проехать кружок-другой?) нас привели в демонстрационный зал, где А2 темно-зеленого цвета стоял на черном полу. Поэтому — лишь общие впечатления. Новичок — прямой конкурент Мерседесу А-класса. В салоне очень просторно (про такие автомобили говорят, что они «внутри больше, чем снаружи»). Объем багажника — 390 л, больше, чем у автомобиля Volkswagen Golf. Под капотом будет стоять или трехцилиндровый бензиновый двигатель, или четырехцилиндровый дизель — оба рабочим объемом 1,4 л, мощностью 75 л. с. Автомобильчик разгоняется до 175 км/ч, а обещанный расход топлива дизельной версии в смешанном цикле — всего 4,2 л/100 км! Уже известна цена A2 в Германии — примерно DM32000 для бензинового варианта и DM34000 для дизельной версии.
После экскурсии по заводу со мной разговорилась практикантка из пресс-службы Audi: «Ой, я так люблю автомобили! Правда, у меня — т-с-с, это надо говорить шепотом, чтобы не услышало начальство, — не Audi, а Mazda 626. Как тебе наше производство? Правда, в печатляет?»«Честно? Алюминий — это очень интересно. Но все современные автозаводы похожи друг на друга, как близнецы».
По-моему, девушка обиделась.
Фото автора и фирмы Audi
Из истории алюминиевых Audi
Первый автомобиль с алюминиевым кузовом был построен на заводе в Некарсульме в. 1913 году! Это был NSU 8/24 (как известно, фирмы NSU и Audi позже вошли в «объединение четырех колец» Auto Union). Двигатель мощностью 24 л. с. позволял развивать скорость 75 км/ч; на автомобиле стояло панорамное гнутое лобовое стекло (уникальное решение по тем временам!).
К «алюминиевой» теме на заводе вернулись в 1984 году: тогда был построен прототип с кузовом, склепанным из алюминия. Но стоимость производства превышала все разумные пределы, и следующий концепт-кар, quattro Spider, появился только в 1991 году. Он уже имел пространственную раму (ASF), которая стала основой всех последующих «алюминиевых Audi».
В 1992 году дебютировал яркий Avus quattro, оснащенный двигателем W12. Между двумя рядами цилиндров с развалом 120 градусов располагались еще четыре цилиндра.
В 1993 году на подиум выставки IAA во Франкфурте выехал концептуальный Audi ASF. Чуть позже, на Токийском мотор-шоу, был показан Audi ASF с двигателем W12; а в 1994 году эта модель (разумеется, с более скромным мотором и немного измененной внешностью) встала на конвейер под индексом А8.Затем, в 1997 году, были построены два прототипа Al2. Рассказывая об одном из них (см. АР № 19, 1997), мы предположили, что вскоре машина станет серийной. И не ошиблись.
В прошлом году в cостав концерна Audi вошли две убыточные компании с громкими именами — британская двигателестроительная фирма Cosworth Technology Ltd и итальянское ателье Lamborghini.Основная модель, которую выпускает Lamborghini, — долгожитель Diablo. Дебют Diablo состоялся ровно десять лет назад; в прошлом году было построено 252 автомобиля. К новому сезону этот монстр получил усовершенствованный двигатель V12 (он развивает 550 л. с. и 620 Нм), модернизированное шасси и обновленный интерьер. Кузов, как и прежде, выполнен из композитов, привод — на все колеса, с вискомуфтой. Одна из интересных систем — выпуск с изменяемой геометрией. На малых оборотах двигателя специальная заслонка закрывает один из выпускных каналов; в результате звук выхлопа получается сочным, «вкусным».
Поездить на новеньком автомобиле стоимостью $200000 мне не дали, но посидеть в нем удалось. Через узкий проем с поднятой «гильотинной» дверью (не дай Бог прищемить ей руку или голову!) попадаешь в очень тесную кабину. Посадка — полулежа. «Ручник» слева, а педальный узел сильно смещен вправо: вместо тормоза нога попадает на педаль сцепления. Передачи переключаются туго и жестко; картину завершает спидометр, оцифрованный до 360 км/ч. Если конструкторы и преувеличили, то самую малость: максимальная скорость Diablo — 330 км/ч, время разгона до 100 км/ч — 3,95 с.
Джерело: Газета «Авторевю»
Оцініть статтю (оцінок — 2 , середній бал — 3 )
Відгуки про Audi A2
Николай
Украина, Киев
12.01.2008
Третий год езжу на машине, которую можна сравнить с ауди А8 только маленького размера. зЗа время эксплуатации поменял передние тормозные колодки, которые обошлись в 100$, фильтры и масла по 200$ за за читати відгук
Махаил Иванович
Украина, Днепр
04.08.2008
Доброго Вам время суток! Машина была приобретена у перевозчика сразу из Бельгии год назад, за год накопился некоторый опыт которым хочется поделится с людьми планирующими покупку. В целом остались оче читати відгук
Автобазар InfoCar.ua
Audi A8 63777$ 2021
Почему у Audi A8 нового поколения будет самый тяжелый кузов за всю историю модели?
Илья Хлебушкин
Фото: Илья Хлебушкин | компания Audi
Алюминиевый кузов — визитная карточка всех поколений флагманского седана Audi А8. И для грядущей «восьмерки» серии D5 эту визитку не просто переиздали, а сделали на совершенно ином полиграфическом уровне.
А ведь совсем скоро массовой автомобильной алюминизации исполнится уже четверть века! Конечно, многие экспериментировали с крылатым металлом еще в начале двадцатого столетия, да и в 30-х те же первые «властелины колец», гоночные Auto Union, чего стоили. И все же именно появившийся в 1994 году Audi А8 первого поколения (серии D2) стал пионером — крупносерийным автомобилем, у которого из алюминия было сделано не только оперение, но и силовая структура несущего кузова ASF (Audi Space Frame).
Без навески кузов Audi А8 D2 из алюминиевых штамповок, профилей и отливок, практически повсеместно соединенных только сваркой, весил всего 249 кг — почти вдвое меньше стального тех же габаритов. А потому и в целом Audi A8 вышел менее увесистым, нежели главные соперники — тогдашние «семерка» BMW и Mercedes S-класса.
Самый легкий и самый ажурно-лестничный кузов был у «восьмерки» серии D3
Когда в 2003 году на алюминий всерьез положили глаз и англичане из фирмы Jaguar, немцы вовсю уже не только варили, но и клепали кузова следующего Audi A8 серии D3 образца 2003 года, которые весили всего 220 кг! И собирались из более крупных модулей: например, полноразмерной средней стойки.
У появившейся в 2010-м предыдущей «восьмерки» третьего поколения (серии D4) основу средней стойки в угоду требованиям безопасности пришлось делать уже из высокопрочной стали. Кузов чуть потяжелел (до 231 кг), но стал заметно жестче и прочней.
У нынешнего Audi A8 стальные средние стойки соединяются с соседними алюминиевыми деталями с помощью болтов и клея. Стянуты ими и съемные фронтальные части коробов полностью алюминиевых передних лонжеронов — для облегчения ремонта
А у грядущего Audi А8 поколения D5 кузов будет… самым тяжелым за всю историю семейства! Без навески — 281 кг. Ведь если у предыдущей «авоськи» тело состояло из алюминия на 92%, то у новой — только на 58%. А около 40% придется на. сталь. Высокопрочную и обычную.
Конец «крылатой» традиции?
В новом Audi А8 поколения D5 между чашками передней подвески — прикрученная пустотелая и ажурная внутри распорка из магниевого сплава. Такая еще на 28% легче и на 33% прочней алюминиевой
Распорка между литыми алюминиевыми чашками передней подвески впервые сделана из еще более легкого и прочного магниевого сплава. А вслед за мультиматериальным BMW седьмой серии, где в качестве локальных усилителей используются композитные элементы, и в кузове А8 появился углепластик: из него единой деталью сделаны задняя стенка салона и полка под стеклом. Смысл не только в облегчении: именно эти элементы берут на себя треть обязанностей по сопротивлению скручиванию кузова. Кстати, полезней всего сие новшество для самой уязвимой длиннобазной версии с панорамной крышей: ее жесткость возросла аж на 24%.
Стальная энергопоглощающая «лобовая броня» сборного моторного щита, высокопрочные сплавы боковых стоек, порогов и рамки ветрового стекла призваны повысить безопасность. Причем не только пассажиров: намного надежней, чем сейчас, будет защищен и аккумуляторный блок у гибридной версии.
Такого количества материалов в кузове Audi A8 еще не было
В итоге кузов у Audi A8 серии D5 превратился в винегрет из трех десятков разновидностей материалов. Причем если в кузове нынешней «восьмерки» тринадцать алюминиевых сплавов, то у грядущей — двадцать, семь из которых уникальные, разработанные cпециально для Audi. А любой крупный узел, будь то моторный щит, пол или стойки, похож на слоеный пирог с начинкой из нескольких металлов. Говорят, такая конструкция даже потребовала разработки специальной методики утилизации с чуть ли не подетальным расчленением, ведь если алюминиевые сплавы легко перерабатываются, то с высокопрочными сталями все иначе.
Такие острые грани у алюминиевых деталей стали доступны дизайнерам только благодаря специальному особо пластичному сплаву и многоступенчатому формованию
Чертовски сложно! Наверняка очень дорого. И максимально неудобно в восстановлении. Ведь только для того, чтобы сшить это лоскутное одеяло, нужны восемь видов сварки (в том числе лазерная), десятки вариантов заклепок и специальные саморезы, одетые в полимерную изоляцию для предотвращения электрохимической коррозии. Еще — сотня метров соединений при помощи особого изолирующего клея (он твердеет при сушке кузова), фиксирующее тиснение, пуклевка (это когда давлением один слой металла плющится и зацепляется за другой). А для облицовки алюминиевой штамповкой порогов и стоек вместо заклепок придумали использовать забортовку кромки — так можно уменьшить фланцы и сделать дверные проемы шире.
Чтобы воплотить этот кошмар технолога в массовое производство, немцы вложили два миллиарда евро! Для сравнения: это раза в три больше, чем стоил весь калужский завод Volkswagen.
Кипенно-белая стерильность полов рождает ощущение операционной. Разве что диодное освещение не слишком яркое, но роботам оно и не нужно! Ведь на 50 тысячах квадратных метров площади нового кузовного цеха в Неккарзульме их полтысячи. А 500 рабочих делают только 15% операций — да и те, за исключением навески дверей с капотами, из разряда «подай-принеси».
Одно из самых технологически сложных соединений именуется Gtip punch-riveting (обведено): когда заклепка пробивает два материала и «вязнет» в третьем
Я помню красоту этого зрелища по такому же роботизированному ягуаровскому «алюминиевому» кузовному цеху в Солихалле. А теперь утвердился в том, что бесконечно смотреть можно не только на огонь и воду, но и на дистанционную лазерную сварку — когда космический бластер с системой зеркал микрозигзагами вычерчивает сложнейшую трехмерную траекторию в 20 см от поверхности, вызывая на ней огненный шквал. Завораживает.
В этом стапеле (на заднем плане) кузов собирается в единое целое. Смещение боковин по всем осям не превышает 0,2 мм!
Роботы Kuka с рабочими инструментами Böllhoff живут своей жизнью — вплоть до того, что сварочные и «клепочные» клещи смышленые механические руки меняют себе сами. Даже не верится, что они могут ошибаться, — но контроль качества все равно строгий. Вдобавок к оптической проверке поверхностей все без исключения кузова проходят через лазерный стенд, где их геометрия контролируется по двум тысячам точек. Впрочем, это дело давно привычное при производстве многих автомобилей. А вот чтобы кузовам делали УЗИ… Да-да, и предварительно сбрызгивают «тело» специальной жидкостью. На самом деле это из области не медицинских, а авиатехнологий: так проверяют структуру клеевых швов — ведь клей поглощает ультразвук, а при его отсутствии сигнал возвращается обратно в приемник.
Так выглядит лазерная головка с системой зеркал для лазерной сварки алюминиевых сплавов
Пока в Неккарзульме заканчивают работу в тестовом режиме, производя кузова для предсерийных экземпляров «восьмерки» D5. А узнать, изменился ли характер Audi A8 четвертого поколения столь же серьезно, как и его кузов, мы сможем через несколько месяцев: дебют ожидается в июле нынешнего года.