行業(yè)新聞
鋼質骨架車身就無輕量化可言嗎？
2017年01月03日
關于汽車車身輕量化，大家印象中最為深刻的可能就是諸如塑料、鋁合金、碳纖維等輕量化材料，各大汽車廠商和媒體對輕量化材料在車身制造上的應用也都非常重視。
新材料固然光彩奪目，但傳統(tǒng)鋼質骨架車身就無輕量化可言嗎？
答案當然是否定的，作為現今應用量最大的鋼質骨架車身，理應受到大家的重視。
一樣是鋼，但鋼鋼不同
汽車用鋼主要涉及到低強度鋼（屈服強度小于210MPa）、高強度鋼（屈服強度210MPa~550MPa之間）、超高強度鋼（屈服強度大于550MPa）三類。由于成型、焊接以及使用部位不同，低強度鋼和高強度鋼（包括超高強度鋼）在輕量化手段上會有一定的差異。
很多人容易混淆屈服強度以及抗拉強度，一般金屬材料的抗拉強度會高于屈服強度（屈服強度是彈性變形到塑性變形的節(jié)點，而抗拉是斷裂的節(jié)點，所以后者數值會更大）。其實現有的鋼材數據都是基于實驗室慢速測試結果，相較于實際高速碰撞，兩種強度都不能帶有絕對意義，只有屈服強度高，同時屈強比（屈服強度和抗拉強度的比值，范圍0~1）低的鋼材才更安全。
低強度鋼輕量化手段
隨著制造技術以及使用理念的進步，低強度鋼逐漸退出了力學性能要求較高的結構區(qū)域，轉而集中在力學性能要求較低的部件上。而對于這類零部件的輕量化手段，現主要是通過分析以及優(yōu)化設計方法，對零部件結構進行改進。
舉例來說，我們經常能在白車身上看到很多孔洞結構，除開排水孔、定位孔、線束孔等功能性孔洞，其中還包括大量的減重孔。除去減重的優(yōu)點，這種孔洞還有優(yōu)化受力分布以及提高車身NVH的功能。
此外零部件的集成、小型、仿生化也是常見的技術手段，將眾多零件統(tǒng)一為一個零件，這樣既節(jié)省生產成本，又達到了輕量化，一舉兩得。
關于車身集成、小型化的例子就無需多言了，從大方向上來說，轎車多采用的承載式車身本身就是集成、小型化的結晶；具體來說，車門等一次成型件就是比較有代表性的例子了。
通過零部件的仿生設計來對零件的質量進行優(yōu)化，在承受高負荷的部位儲存材料，低負荷部位去除材料，使得質量處在最佳的位置，同時又能延長零件的使用壽命。
高強度鋼輕量化手段
高強度鋼在汽車上的應用可謂是一把雙刃劍，力學性能提升的同時也帶來了成本以及制造難度的加大，基于這些原因，高強度鋼主要用于制作車身外板、車身內板以及車身結構件。
車身結構的輕量化是以不損失原有車身安全性以及整車性能為前提的，綜合考慮高強度鋼的特點，這種材料的輕量化主要是通過先進的成型（液壓成形、熱沖壓成形、輥壓成形等）以及焊接技術（激光焊接、摩擦焊等）來減少鋼材的使用量，并達到鋼材生產薄壁化要求。
這里以熱沖壓成形技術為例，這種技術采用了先將胚料加熱至一定溫度，然后用沖壓機在相應的模具內進行沖壓成形的方法。它能夠有效地提升車身零件的強度（可達到1500MPa）、降低零件重量（20%左右）、改善零件沖壓成形的可行性（延伸率可達70%）并有效地控制零件的回彈（回彈力可靠小90%以上）。
鋼結構車身依然是主力軍
從鋼材使用率上來說，現在鋼鐵材料在乘用車上的使用率約60%，而在商用車上的使用率則更高，約80%。
在綜合考慮剛度、強度、可修復性、可回收性以及成本問題后，我們會發(fā)現還是鋼材綜合性最好。除此之外，也被稱為新材料之一的高強度鋼，相比于其他新材料在使用覆蓋率、穩(wěn)定性等因素上面還是占據著很大的優(yōu)勢。
換句話說，高強度鋼是手握著傳統(tǒng)鋼材的技術基礎發(fā)展而來的，在以成本控制嚴格著稱的汽車制造上具備著明顯的優(yōu)勢。加之現代各種分析技術的應用，鋼質骨架車身在輕量化上還是存在著發(fā)展空間，其中就包括鋼材料的力學性能改進、加工性能改進、焊接方式改進等等。
作為亞洲最大的汽車材料與設計、工藝與裝備、質量與裝配、工程與服務技術行業(yè)盛會，上海國際汽車制造技術及裝備與材料展覽會（AMTS）也將緊跟汽車制造行業(yè)熱點，聚焦汽車輕量化發(fā)展，展示從車身輕量化設計與開發(fā)，高強度鋼、鎂、鋁及碳纖維等輕量化材料的應用到汽車輕量化整體解決方案，推動汽車輕量化發(fā)展，并提供一個創(chuàng)新、高效的技術及貿易交流平臺。
新材料固然光彩奪目，但傳統(tǒng)鋼質骨架車身就無輕量化可言嗎？
答案當然是否定的，作為現今應用量最大的鋼質骨架車身，理應受到大家的重視。
一樣是鋼，但鋼鋼不同
汽車用鋼主要涉及到低強度鋼（屈服強度小于210MPa）、高強度鋼（屈服強度210MPa~550MPa之間）、超高強度鋼（屈服強度大于550MPa）三類。由于成型、焊接以及使用部位不同，低強度鋼和高強度鋼（包括超高強度鋼）在輕量化手段上會有一定的差異。
很多人容易混淆屈服強度以及抗拉強度，一般金屬材料的抗拉強度會高于屈服強度（屈服強度是彈性變形到塑性變形的節(jié)點，而抗拉是斷裂的節(jié)點，所以后者數值會更大）。其實現有的鋼材數據都是基于實驗室慢速測試結果，相較于實際高速碰撞，兩種強度都不能帶有絕對意義，只有屈服強度高，同時屈強比（屈服強度和抗拉強度的比值，范圍0~1）低的鋼材才更安全。
低強度鋼輕量化手段
隨著制造技術以及使用理念的進步，低強度鋼逐漸退出了力學性能要求較高的結構區(qū)域，轉而集中在力學性能要求較低的部件上。而對于這類零部件的輕量化手段，現主要是通過分析以及優(yōu)化設計方法，對零部件結構進行改進。
舉例來說，我們經常能在白車身上看到很多孔洞結構，除開排水孔、定位孔、線束孔等功能性孔洞，其中還包括大量的減重孔。除去減重的優(yōu)點，這種孔洞還有優(yōu)化受力分布以及提高車身NVH的功能。
此外零部件的集成、小型、仿生化也是常見的技術手段，將眾多零件統(tǒng)一為一個零件，這樣既節(jié)省生產成本，又達到了輕量化，一舉兩得。
關于車身集成、小型化的例子就無需多言了，從大方向上來說，轎車多采用的承載式車身本身就是集成、小型化的結晶；具體來說，車門等一次成型件就是比較有代表性的例子了。
通過零部件的仿生設計來對零件的質量進行優(yōu)化，在承受高負荷的部位儲存材料，低負荷部位去除材料，使得質量處在最佳的位置，同時又能延長零件的使用壽命。
高強度鋼輕量化手段
高強度鋼在汽車上的應用可謂是一把雙刃劍，力學性能提升的同時也帶來了成本以及制造難度的加大，基于這些原因，高強度鋼主要用于制作車身外板、車身內板以及車身結構件。
車身結構的輕量化是以不損失原有車身安全性以及整車性能為前提的，綜合考慮高強度鋼的特點，這種材料的輕量化主要是通過先進的成型（液壓成形、熱沖壓成形、輥壓成形等）以及焊接技術（激光焊接、摩擦焊等）來減少鋼材的使用量，并達到鋼材生產薄壁化要求。
這里以熱沖壓成形技術為例，這種技術采用了先將胚料加熱至一定溫度，然后用沖壓機在相應的模具內進行沖壓成形的方法。它能夠有效地提升車身零件的強度（可達到1500MPa）、降低零件重量（20%左右）、改善零件沖壓成形的可行性（延伸率可達70%）并有效地控制零件的回彈（回彈力可靠小90%以上）。
鋼結構車身依然是主力軍
從鋼材使用率上來說，現在鋼鐵材料在乘用車上的使用率約60%，而在商用車上的使用率則更高，約80%。
在綜合考慮剛度、強度、可修復性、可回收性以及成本問題后，我們會發(fā)現還是鋼材綜合性最好。除此之外，也被稱為新材料之一的高強度鋼，相比于其他新材料在使用覆蓋率、穩(wěn)定性等因素上面還是占據著很大的優(yōu)勢。
換句話說，高強度鋼是手握著傳統(tǒng)鋼材的技術基礎發(fā)展而來的，在以成本控制嚴格著稱的汽車制造上具備著明顯的優(yōu)勢。加之現代各種分析技術的應用，鋼質骨架車身在輕量化上還是存在著發(fā)展空間，其中就包括鋼材料的力學性能改進、加工性能改進、焊接方式改進等等。
作為亞洲最大的汽車材料與設計、工藝與裝備、質量與裝配、工程與服務技術行業(yè)盛會，上海國際汽車制造技術及裝備與材料展覽會（AMTS）也將緊跟汽車制造行業(yè)熱點，聚焦汽車輕量化發(fā)展，展示從車身輕量化設計與開發(fā)，高強度鋼、鎂、鋁及碳纖維等輕量化材料的應用到汽車輕量化整體解決方案，推動汽車輕量化發(fā)展，并提供一個創(chuàng)新、高效的技術及貿易交流平臺。
內容部分來源：汽車之家
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