關(guān)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(duì)輕量化材料在車身制造上的應(yīng)用也都非常重視，比如說(shuō)以寶馬 i 系為代表的民用級(jí)碳纖維車身、將鋁用到極致的捷豹 XFL 全鋁車身等，都把新材料玩得風(fēng)生水起。

新材料固然光彩奪目，有朋友可能就要問(wèn)了，難道 " 星光暗淡 " 的傳統(tǒng)鋼質(zhì)骨架車身就無(wú)輕量化可言嗎？

答案當(dāng)然是否定的，相比于一上市就能吸引大眾目光的新材料車身，鋼結(jié)構(gòu)車身這位不太擅長(zhǎng)自我表現(xiàn)的鄰家大男孩恐怕已哭暈在廁所了。

話說(shuō)回來(lái)，如果大家都在著眼將來(lái)，那誰(shuí)來(lái)顧及現(xiàn)在呢？作為現(xiàn)今應(yīng)用量最大的鋼質(zhì)骨架車身，理應(yīng)受到大家的重視。今天車聚君就來(lái)和大家聊聊鋼質(zhì)骨架車身的鋼材種類以及輕量化手段都有哪些。

1   一樣是鋼，但鋼鋼不同

汽車用鋼主要涉及到低強(qiáng)度鋼（屈服強(qiáng)度小于 210MPa）、高強(qiáng)度鋼（屈服強(qiáng)度在 210MPa~550MPa 之間）、超高強(qiáng)度鋼（屈服強(qiáng)度大于 550MPa）三類。由于成型、焊接以及使用部位不同，低強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度鋼（包括超高強(qiáng)度鋼）在輕量化手段上會(huì)有一定的差異。

2 低強(qiáng)度鋼輕量化手段

隨著制造技術(shù)以及使用理念的進(jìn)步，低強(qiáng)度鋼逐漸退出了力學(xué)性能要求較高的結(jié)構(gòu)區(qū)域，轉(zhuǎn)而集中在力學(xué)性能要求較低的部件上。而對(duì)于這類零部件的輕量化手段，現(xiàn)主要是通過(guò)分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

舉例來(lái)說(shuō)，我們經(jīng)常能在白車身上看到很多孔洞結(jié)構(gòu)，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(diǎn)，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(shù)手段。而零部件集成、小型化做得最好的當(dāng)屬電子產(chǎn)品了，十幾年前一大堆的音像和通訊設(shè)備，現(xiàn)如今都高度集成在一部智能手機(jī)上。

同樣，汽車輕量化也是采用了這種效果顯著的手段，將眾多零件統(tǒng)一為一個(gè)零件，這樣既節(jié)省生產(chǎn)成本，又達(dá)到了輕量化，一舉兩得。

關(guān)于車身集成、小型化的例子就無(wú)需多言了，從大方向上來(lái)說(shuō)，轎車多采用的承載式車身本身就是集成、小型化的結(jié)晶；具體來(lái)說(shuō)，車門等一次成型件就是比較有代表性的例子了。

在某些方面，汽車構(gòu)造與人體結(jié)構(gòu)非常相似，各個(gè)零部件都有著一定的使用目的。我們知道人的身體骨骼以及肌肉結(jié)構(gòu)在不同的區(qū)域是不同的，比如下肢骨骼會(huì)更加粗大，而上肢則更加講究靈活性，這些都是為了應(yīng)對(duì)不同的使用目的而產(chǎn)生的。

汽車也是如此，通過(guò)零部件的仿生設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)零件的質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，在承受高負(fù)荷的部位儲(chǔ)存材料，低負(fù)荷部位去除材料，使得質(zhì)量處在最佳的位置，同時(shí)又能延長(zhǎng)零件的使用壽命。

雖然廠家正在逐漸加大高強(qiáng)度鋼的使用比例，但車身作為一個(gè)整體，各區(qū)域的受力情況還是不同。高強(qiáng)度鋼縱然能提高車身強(qiáng)度，但無(wú)形中成本會(huì)提高。所以，在強(qiáng)度要求不高的區(qū)域或是小型非結(jié)構(gòu)件的用料方面，低碳鋼還是很值得研究的。

3   高強(qiáng)度鋼輕量化手段

高強(qiáng)度鋼在汽車上的應(yīng)用可謂是一把雙刃劍，力學(xué)性能提升的同時(shí)也帶來(lái)了成本以及制造難度的加大，基于這些原因，高強(qiáng)度鋼主要用于制作車身外板、車身內(nèi)板以及車身結(jié)構(gòu)件。

車身結(jié)構(gòu)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(qiáng)度鋼的特點(diǎn)，這種材料的輕量化主要是通過(guò)先進(jìn)的成型（液壓成形、熱沖壓成形、輥壓成形等）以及焊接技術(shù)（激光焊接、摩擦焊等）來(lái)減少鋼材的使用量，并達(dá)到鋼材生產(chǎn)薄壁化要求。

這里以熱沖壓成形技術(shù)為例，這種技術(shù)采用了先將胚料加熱至一定溫度，然后用沖壓機(jī)在相應(yīng)的模具內(nèi)進(jìn)行沖壓成形的方法。它能夠有效地提升車身零件的強(qiáng)度（可達(dá)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(dá) 70%）并有效地控制零件的回彈（回彈力可靠小 90% 以上）。

4   鋼結(jié)構(gòu)車身設(shè)計(jì)哪家強(qiáng)？

要問(wèn)鋼結(jié)構(gòu)車身設(shè)計(jì)哪家強(qiáng)，小編在這里給大家提供幾個(gè)關(guān)鍵的衡量標(biāo)準(zhǔn)：

車重輕：在保證車身使用要求的前提下減輕車重；

高強(qiáng)度鋼使用：材料本身的力學(xué)特性是安全的前提；

潰縮吸能：雖然潰縮吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還在被某些朋友詬病，但不可否認(rèn)的是這類結(jié)構(gòu)已然成為趨勢(shì)；

力的分散：在碰撞時(shí)如何巧妙的把力分散出去才是精髓所在；

集成、小型、仿生化能力強(qiáng)：各種一體成型技術(shù)、分析優(yōu)化技 術(shù)的應(yīng)用；

車架安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：比如說(shuō)框架式車身結(jié)構(gòu)就有著重量輕、結(jié)構(gòu)合理、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

比如說(shuō)豐田 GOA 車身（可潰縮車體設(shè)計(jì)）、馬自達(dá)的 MAGMG 車身（也稱 3H 車身，現(xiàn)使用率很大）、奇瑞的 3R body 車身（車身一處受力可迅速分散至全身）、奧迪的 AFS 車身（雖然使用的是鋁合金，但車身空間框架結(jié)構(gòu)才是最大的亮點(diǎn)）、沃爾沃的高強(qiáng)度鋼車身（高強(qiáng)度硼鋼使用率在 40% 以上，安全性的有力保障）。

5   鋼結(jié)構(gòu)車身依然是主力軍

這里可能有朋友會(huì)有疑問(wèn)了，現(xiàn)在不應(yīng)該是各種新材料大行其道的年代嗎，傳統(tǒng)的鋼質(zhì)骨架車身還有研究的必要嗎？就如開頭對(duì)于鋼質(zhì)骨架車身輕量化的質(zhì)疑一樣，這當(dāng)然是有必要的，大家切不可一葉障目。

從鋼材使用率上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)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(qiáng)度、可修復(fù)性、可回收性以及成本問(wèn)題后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)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(qiáng)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(jù)著很大的優(yōu)勢(shì)。

換句話說(shuō)，高強(qiáng)度鋼是手握著傳統(tǒng)鋼材的技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的，在以成本控制嚴(yán)格著稱的汽車制造上具備著明顯的優(yōu)勢(shì)。加之現(xiàn)代各種分析技術(shù)的應(yīng)用，鋼質(zhì)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(xué)性能改進(jìn)、加工性能改進(jìn)、焊接方式改進(jìn)等等。

小結(jié)：

我不懷疑全新的車身時(shí)代將會(huì)到來(lái)，但這并不妨礙具備著進(jìn)一步發(fā)展活力的鋼結(jié)構(gòu)車身存在于世，汽車輕量化的未來(lái)是美好的，鋼結(jié)構(gòu)車身支撐著當(dāng)代，并在未來(lái)功成身退。