[汽車之家 深評(píng)]  “每逢佳節(jié)胖三斤”，在這個(gè)中國傳統(tǒng)節(jié)日中分量最重的春節(jié)里,，怕是胖的不只三斤,，春節(jié)過后，減重就成了高頻話題,。汽車行業(yè)也存在同樣的“減重”話題,，近年來，隨著新能源汽車如雨后春筍般的發(fā)展,，汽車減重也就勢(shì)在必行,，因?yàn)闇p重在節(jié)省開發(fā)成本的同時(shí)，還能有效地降低油耗,、減少排放量和增加操穩(wěn)性,。有試驗(yàn)表明，汽車每減重10％，油耗可降低6％-8％,，排放量可下降約10％,，同時(shí)對(duì)減少制動(dòng)距離、轉(zhuǎn)向力和加速時(shí)間,，提高輪胎壽命等都有顯著的好處,。

●《深評(píng)問道》是什么？

　　《深評(píng)問道》是汽車之家首個(gè)面向行業(yè)端用戶打造的節(jié)目,，特約汽車行業(yè)資深從業(yè)者執(zhí)筆,，獨(dú)家解析／揭秘行業(yè)大事件。除了熱鬧表象,，我們更想向您呈現(xiàn)對(duì)事物本質(zhì),、因果以及未來可能性的探究和思考。

　　本期行業(yè)評(píng)論員——康賤貓,，在主機(jī)廠商從事多年的研發(fā)工作,，對(duì)駕駛技術(shù)、汽車原理,、車型推薦等方面有深入理解,，擅長(zhǎng)通過通俗易懂的方式解讀汽車行業(yè)。

30秒快速閱讀：

　　1、新能源汽車的快速崛起，對(duì)車身輕量化的需求更強(qiáng)烈,，車身減重有利于控制成本，提高整車性能,、降低能耗。
　　2,、車身減重：材料選擇是基礎(chǔ),，設(shè)計(jì)開發(fā)是樞紐，先進(jìn)的制造工藝和連接技術(shù)是紐帶,，三者相輔相成,，缺一不可。
　　3,、輕量化不是單純的減輕車身重量,，更不是“減配”，如何平衡成本與減重,，是每家主機(jī)廠需要深入研究的方向,。

　　車身輕量化是指在汽車保持原有的安全性、耐撞性,、抗震性及舒適性能不降低,，且不增加研發(fā)成本的前提下,，有目標(biāo)的減少車身自身重量。在學(xué)術(shù)上有個(gè)詞叫車身輕量化系數(shù),，輕量化系數(shù)考慮了車身扭轉(zhuǎn)剛度,、車身大小、質(zhì)量水平,，同時(shí)該系數(shù)引入了扭轉(zhuǎn)剛度的概念,，這樣開發(fā)人員就通過輕量化系數(shù)初步了解一款車的NVH性能和操控性。

　　目前,，車身輕量化主要有三大途徑：材料的選擇,、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和先進(jìn)的制造工藝，當(dāng)然這只是個(gè)思路,，如何將思路應(yīng)用于實(shí)踐,，完美的集成到具體的車型上，還要研發(fā)人員根據(jù)不同的項(xiàng)目運(yùn)用不同的方法,。

一,、材料選擇是基礎(chǔ)

　　為什么說是材料的選擇，而不是單純的輕質(zhì)材料,？在整車的研發(fā)過程中通常有性能的要求，比如在中國有前部小部分重疊碰撞試驗(yàn),，簡(jiǎn)稱小偏置碰（Small over lape）,，還有側(cè)碰、頂碰,、后碰及頭部保護(hù)等不同的碰撞要求,，這個(gè)時(shí)候在車身的局部區(qū)域就需要零部件有很高的強(qiáng)度要求，比如翼子板內(nèi)板,、風(fēng)窗立柱,、B柱加強(qiáng)板等區(qū)域，如果在這些區(qū)域單純的選擇輕質(zhì)材料,，那勢(shì)必就需要大大z增加材料的厚度,，反而會(huì)導(dǎo)致車身重量的上升。

●合金材料

　　在材料的選擇方面,，最受汽車廠商關(guān)注的就是鋁合金和鎂合金,，畢竟這兩種材料可以替代鋼板，減輕重量,，提高強(qiáng)度,，性價(jià)比相對(duì)較高。其中,，目前應(yīng)用范圍最廣的當(dāng)屬鋁合金,，因?yàn)殇X的密度低，質(zhì)量大概只有鋼鐵的1/3，鋁合金表面生成的三氧化二鋁保護(hù)層比較耐腐蝕,，成型性要高于鋼材,，而且回收利用率高，整車中80％以上的鋁是可以回收的,；當(dāng)然鋁合金仍有它的缺點(diǎn)：容易回彈,、沖壓碎屑多，焊接性及強(qiáng)度不如鋼材,，最重要的一點(diǎn)是成本要高于鋼材,。

『合金在汽車上的應(yīng)用』

●碳纖維材料

　　當(dāng)然，最理想的材料莫過于碳纖維材料,，碳纖維材料是由化纖和石油經(jīng)過特殊工藝制成的纖維,，碳纖維的密度不到鋼材的1/4，但是抗來輕度卻可以達(dá)到鋼材的8倍左右,，除了具備耐高溫,、耐摩擦、導(dǎo)電,、導(dǎo)熱等性能外,，它的強(qiáng)度更高，質(zhì)量更輕,，尤其在極端氣候條件下,，碳纖維材料的表現(xiàn)相當(dāng)出色，當(dāng)然成本也相對(duì)較高,。

『碳纖維材料在汽車上的應(yīng)用』

●高強(qiáng)度鋼（HSS）

　　通常將屈服強(qiáng)度在210-550MPa之間,，抗拉強(qiáng)度為270-700Mpa之間的鋼材稱為高強(qiáng)度鋼，碳錳鋼（C-Mn）,、烘烤硬化鋼（BH）,；屈服強(qiáng)度在550MPa以上，抗拉強(qiáng)度在700MPa以上的稱為超高強(qiáng)度鋼,，如熱成形鋼（HF）,。

　　高強(qiáng)度鋼的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)度極好，焊接可行性良好,，缺點(diǎn)在于密度較高,，質(zhì)量較重，塑性一般,，通常應(yīng)用在車身的局部,，如上面提到的對(duì)于碰撞性能有要求的區(qū)域，在局部選擇高強(qiáng)度鋼可以替代大量的輕質(zhì)材料,，對(duì)于車身減重不失為一個(gè)好的選擇,。

『高強(qiáng)度鋼在汽車上的應(yīng)用』

二,、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是樞紐

　　通過先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段在滿足車身強(qiáng)度、模態(tài),、剛度及碰撞等多方面的性能要求同時(shí),，在車身設(shè)計(jì)階段對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高材料利用率,。

　　在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段可以通過CAD/CAE技術(shù)可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局,，對(duì)板材料后等參數(shù)進(jìn)行分析和剛度強(qiáng)度計(jì)算，計(jì)算出準(zhǔn)確的力的傳導(dǎo)路徑,，對(duì)于設(shè)計(jì)師而言,，就可以判斷出哪些區(qū)域需要使用高強(qiáng)度強(qiáng)料，哪些區(qū)域需要增加料厚,，在最大程度上提高材料的使用率,，有一點(diǎn)值得注意的是，對(duì)于車身而言,，力的傳導(dǎo)路徑不是唯一的也不是一成不變的,，隨著設(shè)計(jì)的變更，連接方式的變更,，都會(huì)導(dǎo)致力的傳達(dá)路徑變更,，因此，設(shè)計(jì)人員也要在設(shè)計(jì)階段學(xué)會(huì)“隨機(jī)應(yīng)變”,。對(duì)于采用輕質(zhì)材料的零部件還可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉等分析,，使輕質(zhì)材料達(dá)到車身設(shè)計(jì)的不同要求。

三,、工藝是紐帶

●先進(jìn)制造工藝

　　對(duì)于上述的翼子板內(nèi)板等對(duì)碰撞比較敏感的區(qū)域，通常使用的是高強(qiáng)度鋼,，這時(shí)候如果使用的仍然是普通的冷成型技術(shù),，則板材容易開裂，對(duì)于車身性能的影響是很大的,，因此,，通常情況下采用熱成型技術(shù)例如TWB（tailor blanked welded）或TRB（tailor rolled welded），一種先焊接后成型的熱成型技術(shù)來解決,。

●先進(jìn)的連接技術(shù)

　　無論是鋼材之間,、鋁材之間或者鋼材與鋁材之間，合適的連接方式不但可以保證車身的各種性能要求,，還可以對(duì)車身輕量化有巨大的貢獻(xiàn),，在此列舉幾種對(duì)減重十分有幫助的連接方法（包括但不限于）：

　　無鉚連接（clich）：速度最快，最經(jīng)濟(jì)的連接方式,，因?yàn)闊o需外加連接體,；激光拼焊（TWB）：通常用于高強(qiáng)度鋼之間的連接,；攪拌摩擦焊（FSW）：鋁材之間最好的選擇，比如鋁型材的電池箱體之間的連接,；鋁點(diǎn)焊：批量生產(chǎn)車型的最佳選擇,，比較適合機(jī)械化操作；膠接：對(duì)于有密封或者減震導(dǎo)電等需求的區(qū)域的最佳選擇,，同時(shí)具有等效焊點(diǎn)的強(qiáng)度,。

『汽車連接技術(shù)』

　　車身輕量化，并非簡(jiǎn)單的用輕量化材質(zhì),、更不是“偷工減料”,，而是從材料到結(jié)構(gòu)的綜合考量。目前各大主機(jī)廠也都掌握各自擅長(zhǎng)的輕量化技術(shù)來應(yīng)對(duì)車身減重這個(gè)重要的問題,。

1,、福特蜂巢狀結(jié)構(gòu)的MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)

　　這種成型技術(shù)是指以熱塑性材料為基材，通過特殊的加工工藝,，使制品中間層密布尺寸從十幾到幾十微米的封閉微型孔,，顯而易見，蜂巢結(jié)構(gòu)有利于輕量化,，同時(shí)成型周期較短,。

『福特全新�,？怂�發(fā)動(dòng)機(jī)罩上應(yīng)用了蜂巢狀結(jié)構(gòu)的MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)』

　　福特在全新福克斯,、C-Max,、蒙迪歐等車型發(fā)動(dòng)機(jī)罩上，都應(yīng)用了這種蜂巢狀結(jié)構(gòu)的MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù),。福特一直致力于2020年之前實(shí)現(xiàn)小型車減重100kg以及大型車減重300kg的目標(biāo),，這種成型技術(shù)在保證零部件耐用性，且優(yōu)化燃油性降低排放的同時(shí)可降低車身重量近20％,。

2,、寶馬的“Carbon core”和奧迪的“RTM工藝”

　　相對(duì)于福特采取獨(dú)有的成型方法，寶馬家的輕量化更多注重復(fù)合材料的應(yīng)用,，例如A柱區(qū)域就是寶馬獨(dú)有的”Carbon core”,，在鋼板制成的封閉截面內(nèi)側(cè)插入CFRP（碳纖維強(qiáng)化樹脂）制作的芯材，在減重的同時(shí)有提高了整車的穩(wěn)定性,。

　　如寶馬7系,，雖然車身的基本骨架仍然采用鋼材，但局部區(qū)域使用CFRP,。新款7系相較于上一代車型,，車身減重40kg,，在使用碳纖維實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)的同時(shí)也提高了整車的抗彎性能和抗扭性能。

『寶馬7系』

　　奧迪曾在第一代R8車型上采用了鋁材,，但在第二代R8上,，把MSS作為工具，將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在車身上面,，大幅度提升了扭轉(zhuǎn)剛度和車身輕度,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了車身減重。

　　奧迪的RTM（樹脂傳遞模塑）工藝,，在被碳纖維包裹的泡沫材料中注入環(huán)氧樹脂,，這項(xiàng)技術(shù)不僅是材料成型效率高，還可以減少原材料的使用,，同時(shí)奧迪的工程師們還將單向碳纖維織物與快速硫化環(huán)氧樹脂體系結(jié)合在一起,，采用泡沫夾層，以減少結(jié)構(gòu)件,、加強(qiáng)件以及填充物的用量,，2017款?yuàn)W迪A8就同時(shí)采用了RTM工藝并在其后壁和后窗臺(tái)板上應(yīng)用了碳纖維復(fù)合材料。這些工藝與技術(shù)都為奧迪的輕量化做出了巨大的貢獻(xiàn),，奧迪在全球汽車市場(chǎng)中的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力與此也有密不可分的關(guān)系,。

『奧迪A8』

3、蔚來的全鋁車身和先進(jìn)的連接技術(shù)

　　作為新造車企業(yè)的代表,，蔚來ES8采用的就是全鋁車身,，2018年蔚來ES8的一位用戶不慎正面撞在了路邊燈柱，多數(shù)人關(guān)注的是ES8的破損情況,，進(jìn)而對(duì)這輛“中國Tesla”的被動(dòng)安全性能做一個(gè)初步評(píng)估,，但筆者更關(guān)注的是曝露出來的7系鋁制防撞梁，鋁制防撞梁在車身減重方面的作用是毋庸置疑的,，且部分7系鋁是可以做熱處理強(qiáng)化的,，且在正碰的時(shí)候潰縮量要大于鋼材，吸能效果更好,，從而更好地保護(hù)乘客安全。

　　作為全鋁車身的先驅(qū)者,，蔚來自然擁有更加成熟的鋁連接技術(shù),，目前ES8車型上應(yīng)用的連接技術(shù)就有很多種，從FDS（熱融自攻鉚接）到RSW（鋁點(diǎn)焊）到CMT（冷金屬過渡弧焊）到SPR（自沖鉚接）都有應(yīng)用,。

『蔚來ES8』

4,、通用對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用

　　通用一直致力于輕量化材料的合理使用，并應(yīng)用在自家品牌旗下的車型之中,。價(jià)格低廉但耐疲勞的低碳鋼曾一度成為通用乘用車和輕卡的標(biāo)配,，低碳鋼不僅價(jià)格經(jīng)濟(jì),，且成形性和可焊性都較好，當(dāng)然低碳鋼也存在自身的不足：耐腐蝕性差,、重量較鋁合金,、鎂合金等更重，在車身減重環(huán)節(jié)就存在較大的劣勢(shì),。

　　通用在雪佛蘭C7 Corvette和MALIBU的制造過程中,，使用了大量的鋁板制造車身鈑金件，使用了大量的擠制鋁材制造車架滑軌,，新款CT6更是采用鋁材取代了低碳鋼,，為此通用還采取了比較先進(jìn)的焊接技術(shù)，使得容點(diǎn)不盡相同的兩種材料可以焊接在一起,，這也使得該款凱迪拉克在重量方面優(yōu)于大部分其他同款配置車型,。通用在鎂合金以及碳纖維兩種材料的應(yīng)用上面也做了足夠的研究工作，早在2011年通用就在研發(fā)碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料這種材料的應(yīng)用,。

『雪佛蘭科爾維特』

5,、PSA對(duì)高強(qiáng)度鋼的合理應(yīng)用

　　標(biāo)致雪鐵龍作為歐洲第二大汽車制造商，在輕量化技術(shù)上的研究絲毫不弱于競(jìng)爭(zhēng)企業(yè),，有些方面甚至優(yōu)于其他主機(jī)廠,。標(biāo)致汽車的輕量化技術(shù)很全面，從材料到結(jié)構(gòu)到設(shè)計(jì)全部都有涉及,，車身的每個(gè)零部件的重量就是經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算與優(yōu)化的,。

　　在這重點(diǎn)的談一談標(biāo)致汽車在高強(qiáng)度鋼方面的應(yīng)用，因?yàn)闃?biāo)致汽車全球化布局,，它更多注重的是輕量化之后的性能與安全,，對(duì)整車的性能表現(xiàn)和碰撞要求都十分嚴(yán)格，同時(shí)滿足側(cè)碰,，正碰,，頭部保護(hù)以及后碰等實(shí)驗(yàn)要求，從它的新2號(hào)平臺(tái)EMP2到整個(gè)白車身,，對(duì)高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用都十分的精細(xì),。

　　今年表現(xiàn)不錯(cuò)的標(biāo)致4008、標(biāo)致5008,，和即將推出的標(biāo)致508L,，在車身上面都做足了功夫，翼子板區(qū)域的熱成型高強(qiáng)度鋼的TWB技術(shù),，B柱區(qū)域的TRB技術(shù),，以及風(fēng)擋立柱和縱梁區(qū)域的高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，熟悉碰撞試驗(yàn)的專業(yè)人士應(yīng)該清楚的知道,，這些都是對(duì)性能影響十分重要的區(qū)域,。在這些區(qū)域采用高強(qiáng)度鋼不僅可以滿足安全性能的需要,，還大大減少了材料的使用量，將輕量化與結(jié)構(gòu)材料及工藝完美的應(yīng)用的產(chǎn)品中,，不得不說標(biāo)致的用心良苦,。

『標(biāo)志5008』

●總結(jié)

　　明顯可見，未來的汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加多元化,，也愈加激烈,，無論是傳統(tǒng)燃油車或者是新能源汽車，車身減重都不能使避而不談的話題,，畢竟從車輛本身的性能到消費(fèi)者的切身利益,，車身減重都能做出巨大的貢獻(xiàn)。

　　當(dāng)然,，汽車輕量化不是簡(jiǎn)單的降低重量,，而是在成功減重的同時(shí)還能對(duì)整車的性能有所提高才是輕量化的真正意義。那么對(duì)于眾汽車廠商而言,，如何做到在減輕車身重量的同時(shí)保證靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度,，從而保證車身抗扭性能和整車NVH性能；如何做到減少整車重量,，卻可以保證配置不被減少甚至有所升級(jí),；如何做到減少重量的同時(shí)保證碰撞新能擁有更好的主被動(dòng)安全且能平衡成本，將會(huì)是各大主機(jī)廠未來的研究方向,。

　　如何圍繞著材料選擇,、優(yōu)化設(shè)計(jì)、先進(jìn)工藝三方面同時(shí)進(jìn)行改良和提高,，是每個(gè)主機(jī)廠應(yīng)該認(rèn)真研究的課題,，可以說，誰真正的掌握了輕量化技術(shù),，誰就可以在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出,，笑傲群雄！（文/汽車之家行業(yè)評(píng)論員 康賤貓）

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