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車身結構「硬」起來 剛性強化全紀錄

2008.01.19  作者:車訊網  

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相信很多改裝迷都有這樣的經驗:在路上、網路或雜誌上看見一堆改裝車不是全車密密麻麻的防滾籠,就是有的沒的拉桿裝一堆,有些甚至強調「全車」或「部分」加強點焊,說穿了這些都只是為了提昇車身剛性,到底點焊怎麼做?要點的部位在哪裡?點了之後會怎樣?這一連串的問號,這一回編輯部將一次幫你解答… 

寫在文前 

這個單元從構思、執行到完稿,前前後後超過半年的時間,完整介紹車體點焊的所有過程,從頭到尾沒有遺漏任何步驟,不僅如此,筆者更實際試駕完工後的「道路版競技車」,而且是幾近「畜生式」開法的激烈操駕,雖然不是第一次駕駛競技車或「類廠車」,但這種感覺跟之前完全不同,尤其施工全程幾乎都有參與,在試駕的過程中慢慢體會當初製作時的心血,也感受到每個部位點焊前後的操控差異,這種感覺只有試過才能體會。

提昇車體剛性
原廠成本有限

優異的底盤調校可以說是操控性能的重要指標,但這一切必須建立在「車體結構」之上,因為車身剛性的好壞,是一輛車出廠後的先天條件,雖然懸吊型式也是原廠賦予的先天條件之一,但畢竟比較容易克服可以藉著更換避震器等方式,來改善懸吊系統不足的問題。

原廠鈑件與鈑件之間,以及鈑件與主結構(樑或柱)間,因採自動化機械大量生產之故,往往會有很大的縫隙,這些縫隙通常會用防水膠或隔音膠填滿,圖中即為除膠後所露出的鈑件接縫

但車身剛性雖然也能藉由後天改裝來提昇,比如加裝拉桿、結構桿等來提昇車體強度,不過幅度有限,要能大幅提昇車體剛性與強度其實也不是不可能任務,只不過工程浩大,除非有特殊用途,比如說競技車輛,或者車台已經裂得不像樣了,才會進行這回我們所要介紹的「全車點焊」!

原廠生產線鈑件間的接合採用熱壓熔接的方式結合在一起,圖中即為熱壓熔接後的原廠焊點

談到這裡,大家不妨去想一個問題,既然剛性與結構強度如此重要,為何原廠不做些改變?答案其實很簡單,原廠設計必須滿足絕大多數車主的需求,而非為了某個特殊目的來「量身訂製」,其實原廠在特殊車款上,也有做類似的剛性補強動作,比如一樣是六代喜美,相同的車型,國產K8跟日規Type-R車台結構就大異其趣,甚至多了許多專屬配備,比如較粗的前後防傾桿、專用的引擎室拉桿與前下結構桿等,就連車體的材質也與一般版本不同。

加裝坊間所販售的結構桿或拉桿,為提昇車身剛性最簡便的方式,不過因為這些結構與結構間的拉桿通常為鋁合金製造,且固定幾乎皆為「鎖螺絲」方式以便拆裝,故實際提昇的效果有限,但已經能明顯感受車體剛性提昇

 

就因為日規Type-R本身屬於針對N組賽事所打造的原型車,這個就是上述所說的「特殊用途」或者「性能」車款,其實原廠也知道剛性的重要,但礙於成本與市場考量,無法盡如人意。 

其實原廠有些車種配有強化剛性的結構桿,如圖中黑色橫桿即為流用自日規Integra DC2 Type-R車款的前下結構桿,此為日規Type-R車系專屬配備

點焊補強車體結構
前後避震塔需強化

原廠生產線所製造的新車車體,是由一塊所謂的「底板」搭配由引擎室一直到車尾的主樑(大樑),與其他不同部位鈑件所結合而成,其主要結構的支撐為A柱、B柱與C柱,這個由「樑」、「柱」、「底板」與鈑件組成的車體,是由機械手臂採焊接或重力壓模的方式結合而成,鈑件與鈑件的接合處有些則是用熱壓的方式結合在一起,再以機械手臂點焊來補強結構與結構間的接合處。

車體主結構中的「底板」並不是完全平整,而是採用壓模做出大量轉折,以營造出「結構」來提昇鈑件的強度與支撐性

但因為採生產線量產的方式大量製造,因此會有許多死角,這些地方的鈑件其實並未完全緊密接合,且必須經過防水與隔音處理,因此會有一層厚厚塊狀的「隔音膠」(通常位於大面積鈑件),或條狀「防漏膠」(通常位於鈑件間或鈑件與主結構接縫處),以防止漏水同時減低車內噪音。

而在底盤朝向地面的一側,則會全數覆蓋一層很厚的「防撞膠」,以避免因摩擦或碎石敲打而產生脫漆導致鏽蝕,這些不同的「膠」,就是我們俗稱的「糊仔」(台語),正常代步使用下並不會有太大的問題。

如果經常激烈操駕,久而久之鈑件會因受力過大而過度扭曲,產生撕裂的現象,尤其是避震塔,在換上改裝避震器後,因為不斷的撞擊最容易產生撕裂處,此外,加粗防傾桿後,也很容易造成防傾桿固定橡皮附近的鈑件撕裂,這時若加以點焊,就可以達到補強結構、分散受力點的作用,這就是車身點焊最重要的用意。

而最需要點焊的部位則為前後避震塔,及輪拱(內龜)附近,因為這些是全車受力最大的部分,當然需要進行強化!

加粗防傾桿雖可提高操控,但過粗的防傾桿在作動時的巨大拉力,加上過彎時因慣性所產生的側向G值,容易造成防傾桿固定橡皮附近的鈑件撕裂,且這種狀況屢見不鮮,故此處亦為點焊時的重點部位之一

按部就班車身硬起來

STEP 1.除膠

剛性強化基本工
切記一定要「見底」

既然要作剛性強化,很多鈑件接縫部分必須重新加以點焊或強化,不過在點焊之前的第一個步驟,必須將原廠所有的隔音膠、防水膠以及防撞膠等等亂七八糟的「糊仔」全數去除,這是點焊前的基本功,也是最重要的一環,因為是否徹底除去這些「膠」,實為點焊完工品質與效果的關鍵所在。

這也是最為辛苦、繁瑣的過程,必須仔細清除所有接縫內的雜質,除膠之後還必須加以打磨,最好能讓所有鈑件都完全「見底」,這樣在點焊時才能兼顧美觀與效果。不過在除膠前,必須先將車上的線組、內裝、煞車油管路等等,全數拆個精光、一樣不留。

1.除膠的順序一般都是由裡而外,由上而下,並沒一定的順序,不過車室內是最簡單的地方,因此建議從這裡開始,且車室內底板上有很多大面積的隔音膠,一定要清除乾淨

2.引擎室的大樑是點焊的重點所在,不管是防撞膠還是油漬,切記一定要清除乾淨

3.除膠完成的部位一定要加以打磨,一方面清除縫隙中可能殘留或沒清乾淨的殘膠,另一方面可確保點焊時的美觀與完工品質

4.車室內與引擎室除膠完成後,必須將車身翻轉,繼續進行底盤防撞膠的去除工作,切記在翻轉時一定要讓車身置於地面,千萬不要使用所謂的烤肉架進行這個動作,因為此時車身很脆弱,而且這項工程耗時頗長,長時間置於烤肉架上會導致車體變形,這是我們所不想見到的

5.俗稱內龜的輪拱部分為點焊重點,尤其是避震塔內部,所有的防撞膠一定要完全除去,建議此時可採氣動工具搭配除膠劑一同使用,切忌貪圖快速採用火烤的方式

6.除膠完成後必須檢視鈑件變形處,如果可以盡量想辦法將其回復原位,或是讓鈑件與鈑件間的縫隙縮小。若發現鏽蝕部位,在去除鏽蝕後最好立刻上一層噴漆,以減緩鏽蝕部位擴散速度

7.除膠完成,可清楚看出鈑件幾乎完全見底,大部分的原廠塗裝皆已除去殆盡

Check Point

在翻轉車體時一定要確實固定,以防止直立的車體翻覆而前功盡棄,此外車身著地的一側一定要做些緩衝措施以分散重量分布,避免著地側鈑件變形的困擾,如何固定車身則可參考圖中所示範的方式。

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STEP 2.點焊

縮小鈑件間距
結構強度提昇
 

除膠的步驟完成後,接下來就是重頭戲「點焊」步驟了,在這個步驟中,因為車身也必須要翻轉數次,因此同樣採由裡而外、由上而下的順序進行,這個步驟的重點在於提昇車體與結構的強度,建議採用俗稱CO2的「自動補料機」進行點焊工程,切記不可使用俗稱「阿魯猛」的「高溫熔接機」,因為過高的溫度不僅會破壞原有的車體結構,同時會使鈑件因高溫而淬化,這樣反而會失去原本應有的強度與韌性。

若遇到結構強度不足的地方,則可用自動補料機來「填料」,再不然也可以自製外加的「結構體」,來提昇特定部位(如避震塔、內龜等)的強度。點焊完成後必須先送至鈑金廠烤漆,才能進行最後的組裝作業。

1.點焊必須使用俗稱CO2的「自動補料機」,千萬不可採用俗稱「阿魯猛」的高溫熔接機,以免溫度過高而破壞鈑件原有的強度與韌性

2.車室內的點焊重點為駕駛艙周圍的鈑件接合處、座椅固定腳架、以及底板與ABC柱連接處,這些是攸關駕駛與乘客生命安全的部位,也是提昇操控路感的最佳來源

3.車室內點焊的另一個重點就是後避震塔,由於這裡屬於全車受力最大的部位之一,且是鐵板與結構的交接處,因此必須「內外都點」,用焊點來製造結構,以提昇剛性與強度

4.底盤的點焊重點同樣為避震塔,由這裡可以很清楚的看出,避震塔的結構為鈑金與鈑金,以及鈑金與大樑所組成,加上圓弧造型、死角甚多,因此這裡的間隙特多且縫隙特大,很多改裝避震器後的車輛容易在此處產生鈑金撕裂的現象,因此一定要特別仔細地進行點焊強化

5.引擎室下方前大樑與車身鈑件接合處,則是全車最容易扭曲之處,因此建議焊點間的距離可以稍微密一點,但也不可太密讓車體過硬而失去應有的韌性

6.前軸的「牛擔」點焊則是操控提昇的關鍵,因為這裡必須負荷整個懸吊系統的受力,以及引擎的重量與換檔時的拉扯力道,故一定要加強剛性與強度,這是操控表現優異與否的關鍵點

7.如同前述,當原廠結構強度不足時,可以「自製結構體」來加以補強,圖中即為施工者自行製作的葉子板拉桿,內龜的避震塔處則是以補鈑件的方式來增加厚度,一方面增加剛性,另一方面也提昇原廠結構的強度

8.在點焊過程中,還必須不斷修整焊點的平整度,一方面是顧慮完工後美觀,另一方面則是維持焊點大小強度的均衡,在剛性與韌性中取得平衡點,讓剛性得以提昇,同時兼顧車身應有的韌性

9.擋火牆與大樑接合處,原廠通常留有很大的間隙,這種地方就必須先以敲打整修的方式縮小鈑件間隙,再以CO2自動補料機進行「填料」,以縮小縫隙、增加鈑金間的密合度

10.若是競技設定的車輛,建議在大樑與大樑間加一些自製的強化結構,一方面可以提昇車體剛性,另一方面可確保激烈操駕時不小心的碰撞下,車體有足夠張力保障車內駕駛的安全

11.點焊完成後最好盡速送至鈑金廠進行烤漆,以避免裸露在空氣中的金屬鈑件氧化,造成鏽蝕讓所有已經完成的工作前功盡棄。圖中為噴漆完成後的引擎室與車內,可清楚看出焊點間距皆相同,且點焊過的部分在烤漆過程中再度抹上與原廠相同的防水膠,以加強對車體的保護,防止鏽蝕再度發生

Check Point

車體結構強化與剛性提昇的作法其實還有其他方式,有人採用「鉚釘」取代點焊的作法,不過這種方式只能用在鈑件與鈑件接合處來提昇密合度,且必須先「打洞」再來拉鉚釘,等於作二次工,再者鉚釘必須使用「白鐵」或不鏽鋼材質,不然很容易生鏽,因此也大幅提高製作成本,所以這種方式近來較少見。 

Check Point 

由於點焊工程並非短時間可以完成,故在點焊過程中,每完成一小部分隨即噴上一層噴漆,來隔絕空氣與裸露的鈑件,因為在點焊時的高溫會導致金屬氧化的速度加快,所以必須藉由邊點邊噴漆的方式,來隔絕金屬鈑件與空氣的接觸,以減緩氧化速度。

STEP 3.防滾籠安裝

強化車內結構
確保駕駛與乘客人身安全
 

前述的點焊工程雖然有提昇剛性的作用,但僅針對「鈑件與鈑件之間」,以及「鈑件與大樑(ABC柱)等結構之間」,主要用意在於加強其緊密度,雖然剛性與強度都提昇許多,這只是提昇操控與車身反應。

但是針對激烈操駕時隨時可能發生的嚴重撞擊時,駕駛安全保障提昇的程度有限,因此競技設定的車輛一般都會再裝上駕駛艙結構強化的部分,就是一般我們所說的「防滾籠」(Roll Cage),以保障車手於意外發生時的安全,故防滾籠的結構幾乎都分布在駕駛艙空間的周圍,依照品牌與製作方式的不同,以及針對不同賽事的屬性,有著不同的結構與型式。

一般來說,每個賽事的主辦單位,尤其是FIA認可的國際性賽事,對於防滾籠的要求相當嚴格,FIA針對各級賽事需求在防滾籠的材質、管徑、接點數量、支撐點數量,以及型式上都有不同的要求與條件。

這回為大家示範安裝的防滾籠為OMP所生產,規格為六點式,也就是支撐點有六個,符合FIA規定中1600c.c.以下房車N組(原廠組)的安全規範,在國內算是能見度極高的產品。 

1.防滾籠新品買回來時幾乎都是黑色居多,而中古品則需視前車主的車內塗裝而定,故在安裝之前必須先送去烤漆,才能符合車主對車內整體性的要求

2.由於這次示範的安裝方式為「焊接固定」,故在安裝前必須先將固定點的末端烤漆去除,才能順利與腳座緊密接合

3.首先將防滾籠的後半截放入車內,先調整好所要固定的位置,上連接點末端盡量接近腳座位置

4.由於這組防滾籠必須穿過中控檯,故必須先將沿著A柱前之點往內拉到符合中控檯的寬度,再將防滾籠的前半段穿過中控檯

5.將中控檯連同防滾籠前半段放入車內,同樣盡量接近所要安裝的位置後,再裝中控檯與車身固定

6.由於這組防滾籠的前後半段間採導管接合,因此必須慢慢將導管調整到可以鎖上固定螺絲的位置,這個步驟可說相當困難,因為施力點不佳,又要顧慮已噴漆完成的車內。在這裡必須注意一個重點:固定螺絲的鎖法為由內往外,也就是說向車內駕駛座的必須是「螺母」而不是螺帽

7.防滾籠前後半段正確結合固定後,必須將B柱固定點鎖在原廠安全帶的支點位置,在此時順便調整防滾籠位置,以便進行最後的焊接固定

8.最後將防滾籠的六個支點以焊接方式固定,載送至鈑金廠進行局部修補後,這次的剛性提昇作業即告完成

Check Point

防滾籠幾乎都是採用「無縫鋼管」製作而成,依照不同車型、不同需求與不同賽事規定,有著不同的製作形式,一般來說,速度愈快、危險性愈高的房車賽事,所要求的規格愈嚴格,這些規定不外乎是鋼管材質、管徑,以及連接方式、基本連接點的數量等,圖中為國內場地賽好手、高雄左頓車業店東郭國信的比賽車。

Check Point

這回由信安底盤工程掌門人「展哥」所示範的防滾籠安裝,可說是筆者所見過最「一拜」的安裝手法,由於穿過中控檯的防滾籠安裝相當麻煩,而且必須犧牲冷氣出風口的應有功能,所以許多人不願意安裝這種型式的防滾籠,不僅車主無法接受,就連店家也不願意施工,不過在展哥的巧手下,不僅不需犧牲冷氣出風口,同時還不會影響行車視線,這一點從A柱內裝與防滾籠間幾乎沒有空隙可以看出,圖中即為展哥的中控檯挖法,真的是「一拜」喔! 




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成果驗收

道路版比賽車誕生 
冷氣音響全具備
操控表現沒話說

經過長達將近半年的製作過程,這輛道路版比賽車終於完工,金色的塗裝搭配碳纖維引擎蓋,算是相當美式的搭配。車室內裝全數拆除,取而代之的是防滾籠、桶型賽車椅以及全白的車內塗裝,這是國外競技廠車最常見的車內配色。

不過筆者相當佩服車主的勇氣,外表已經如此引人注目,內裝更是醒目,完全一副「臨檢重點」的扮像!經過展哥的加持,此車的剛性與操控足以媲美國內絕大多數競技設定的比賽車!全車點焊、防滾籠、手工強化結構等應有盡有,重點是仍然保留了冷氣、音響等一般街道車必備的功能,簡直就是街道版的爬山賽廠車!

乾淨漂亮的白色塗裝,是許多國外廠車的標準作法

所有內裝全數清空,就連不必要的多餘鈑件也予以切除,隱約可見的手工焊點,正是此車優異操控的來源

實際試駕,雖然筆者早已不是第一次駕駛這種條件的改裝車輛,甚至連純正競技車都試過不少,但此車給人的印象卻是最為深刻!不管在尖端賽道還是蜿蜒崎嶇的山道上,幾乎都可說見彎殺彎!精準犀利的車頭轉向,只要車頭一進彎車尾就跟著來,完全不會拖泥帶水,也沒有一般雙凸引擎常見的嚴重推頭現象!

幾乎與A柱緊緊相連的防滾籠,不僅完全不會影響行車視線,就連冷氣出風口都巧妙地保留

尤其在尖端直線底的第一個彎時,沿著路沿石劃過彎道,原本應有的不安定彈跳已不復見,避震器變得相當「Q」,可以感覺輪胎幾乎完全貼地,原本偏硬的避震器完全隨著路面起伏快速地來回作動,那種直接的路感回饋以及紮實的滿足感,真是不知如何用筆墨形容,只能說這麼長時間的等待絕對是值得的!

原汁原味的駕駛介面,搭配戰鬥氣息十足的室內鋪陳,令人不禁熱血沸騰,恨不得立刻發車起跑

除了引擎室與駕駛介面外,全車所有線路僅剩這一把,不仔細看還真看不出來這是什麼

碳纖維汽油泵浦蓋板,這是Tuner依照原廠部品的外型手工製作的專屬配件

能夠擁有一輛有冷氣、有音響、又能激烈操駕的道路版競技車,是一件多麼令人羨慕的事!採訪當天試駕過這輛車之後,到現在仍是回味無窮,經過一個多月,依然無法忘情那種隨心所欲、犀利精準的操控感受!

協力˙信安底盤工程 (07)386-1859 

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