向着超轻型汽车的行驶加速向前

编者注:这篇文章经《世界新闻报》的允许重新出版Txchnologist这是一本紧跟科技创新的数字杂志。

宝马在防守方面下了大赌注它的新型电动城市汽车i3这意味着将效率最大化。该公司为i3设计了一款名为LifeDrive的超轻型平台，它将碳纤维增强塑料制成的乘客电池与铝制驱动模块结合在一起，铝制驱动模块用于固定电池、动力总成和结构碰撞保护。甚至仪表板的支架也是由镁制成的，镁是另一种非常轻的材料。

宝马表示:“i3开发的每一步都是根据重量优化的要求而设计的。”

作为汽车制造商进入了一个新的世界由于受到全球更严格的燃油经济性和排放要求的限制，他们正在想方设法让汽车更轻，这通常意味着要像宝马的工程师那样，将两种轻型结构组装在一起。博世汽车手册看看现代混合车身结构其中47%为高强度低合金钢，42%为标准钢，10%为铝，1%为塑料。

不幸的是,把所有这些部分连接起来并不容易．例如，钢和铝就是英国人所说的“粉笔和奶酪”，这意味着它们就像石头和乳制品一样相容。这是一个问题，当你想把一个轻型铝车顶板附加到一个钢车身。

粉笔和奶酪之间的桥梁

本田就是其中之一，它已经在金属连接问题上研究了一段时间。2012年，Gizmag报道尽管一些工程师已经成功地将钢和铝点焊在一起，但人们普遍认为，要在两种不同的金属之间直接实现可靠、连续的焊接是不可能的。

该公司在一种搅拌摩擦焊接中找到了一个答案，这种焊接通过旋转工具的机械压力将钢和铝连接起来。该系统于2012年发布，2013年的雅阁已经在使用。

现在杨百翰大学和橡树岭国家实验室的研究人员提出了一种即时解决方案叫做摩擦钻头连接在超高强度钢和轻质铝之间建立了牢固的连接。它很可能很快就会被用于实际应用。

冯志立是橡树岭公司材料加入小组的组长，该公司一直与本田公司合作。他说，汽车公司有“很大的动力”来解决如何使金属协同工作。他解释说温度是关键。

他说:“钢与钢之间的焊接不是问题，因为连接在一起的两块具有相同的熔化温度。”“但是碳钢的液化温度(2600 - 2800华氏度)比铝(1220华氏度)高得多，所以两者不能很好地连接。焊缝质量不好，比如开裂就是个大问题。这就是为什么我们需要一种方法把它们放在一起而不融化。”

搅拌焊接是一个非常有用的过程，冯说，事实上，他拥有一辆2013年的雅格使用这种过程。他说，这对于制作直线段的长焊缝很有用，但对于将金属块与现代汽车中典型的复合曲线组合起来就不那么有用了。

杨百翰大学(Brigham Young)制造工程技术教授迈尔斯(Michael Miles)说，钢和铝是抗点焊的。这在一定程度上是因为铝不仅与钢结合，而且与镁或钛等其他轻金属结合时，就会形成非常脆的金属间化合物。

迈尔斯说，自刺铆等技术已经在汽车工业中得到了应用，但这些技术不适用于超高强度钢材，而超高强度钢材是现代汽车减重的关键部分。他表示:“汽车制造商正在努力解决关节的耐久性问题。”“你不能在铆钉周围形成材料。每个人都在努力。”

一种新方法

但迈尔斯坚称，摩擦式钻头连接有点像现代炼金术。“我们已经做了很多实验室测试，这种联系的强度非常高，”他说。

摩擦钻头焊接是在被连接的两种金属之间插入一层薄薄的钢。正如杨byu在一篇论文中所描述的那样，“一个可消耗的钻头穿过要连接的上层金属，然后摩擦焊接到下层。”然后钻头折断，留下一个法兰。”在一些将钢与镁连接起来的测试中，“焊缝比镁合金更强，”论文说。

据迈尔斯说，杨百翰大学还成功地与韩国的现代供应商合作，将铝毂加入铸铁制动转子。当问到另一种可能的用途时，他指着一扇内层铝制面板的钢门。他说:“钻头摩擦连接有助于将非常硬的东西(比如钢)和非常软的东西(比如铝)粘在一起。”

冯说，这项新技术还有其他好处。他表示:“这不仅仅是将两种金属结合在一起，而是要更快、更便宜。”

法拉利的458 Italia是通过焊接，铆接，金属板螺钉，甚至环氧树脂结合在一起的。是的，这个性感意大利人的某些部分是粘在一起的。但是，杨百威大学的磨擦钻头过程的消息可能很快就会传出来神圣的马拉内洛地区．胶水已经在路上了。法拉利工程师Patrizio Moruzzi告诉《大众机械》“在未来，粘接将多于焊接。”

宝马i3形象通过宝马美国