轻量化是首选

    在新能源汽车因电池技术瓶颈难解而遭遇成长烦恼之时，世界各地的汽车制造商们比以往更加致力于汽车的轻量化，而德日车型之间的较量甚至可以上升到理念之争。

    不过，轻量化绝非简单意义上的“瘦身”，通过在设计、材料和制造技术上的集成应用，以及高强度钢、铝合金和激光焊接等先进技术材料的介入，制造商可以推出减重后更安全的车型

    1985年的汉诺威汽车交易会上，一幅图画吸引了众多来自世界各地汽车媒体的目光。画中的两位翩翩少女衣着迷人，在没有任何其他外力帮助之下轻易举起了完整的奥迪100铝制车架。

    英国汽车媒体人Charis Whitcombe对于这幅画曾这样评论，这个画面瞬间让公众了解到了轻量化材料给我们带来的益处，这是任何数据和论证都不能表达的。奥迪看来希冀通过制造轻质车身来减轻汽车总体质量，以此打破日益增加的汽车重量和日益复杂的舒适及安全装置之间的螺旋上升趋势。

    26年后的今天，昔日图画中的那个铝制车架已经衍生出了一个更为人知的名字——ASP，而翩翩少女们也不再突兀地举着它试图证明什么，而是坐在奥迪TT、A8和R8的车体里感受风的呼啸，享受着前沿技术与轻质材料带来的便捷与安全。轻量化议题早已不再为某个汽车企业所专有，而是摆在了全球所有车企的面前。

    轻量化，轻轻的来

    就在今年的5月，本刊记者曾试图通过罗列一系列的新能源汽车发展数据来与对面的美国人——格列·温德尔展望未来的美好汽车时代，但是这位供职于美国国家环保局（EPA）的车辆研究专家突然打断了记者，然后一字一句地指出：目前，电动车的发展速度远比20年前设想的要慢，技术也还不够成熟，而且即使拥有最先进的电池技术，电动车依然不能取代传统燃油车辆。

    现实的情况是，新能源汽车的发展路径还在磨合之中，而公众降低碳排放和油耗的诉求却不断在加强，这时候汽车轻量化所能发挥的作用受到人们越来越多的重视。毕竟无论是对于传统能源汽车，还是新能源汽车，汽车轻量化技术都是一项基础节能技术。

    世界铝业协会的研究报告指出，汽车质量每减少10%，可降低油耗6%~8%，排放下降4%。更重要的是，对于中国车企来说，汽车轻量化更有其独特的意义。最新的一个研究数据显示，目前我国自主品牌轿车的自质量约比发达国家同类轿车平均重8%~10%，在质量相当的情况下，我国自主品牌轿车比国外同类车型的安全性差2~3个等级。也就是说，我们的车型为了达到国外同类车型的安全度，必须以增重的方式来实现。

    轻=不安全？

    通过增加重量来达到更安全，这背后似乎也有一定的道理，因为车身的重量与安全之间确实有一定关系。EVANS L曾在对大量撞车事故造成的伤亡数据进行统计后得出，在普通材料车正面相撞的条件下，对质量小于对方10%或20%的一方来说，其死亡人数将分别高于对方45.8%或122%，由此可知重量轻的车辆其安全性能大大下降。

    也正因为如此，自汽车轻量化这一伟大创意诞生以来，人们对于此项技术是否会牺牲车辆安全性的猜忌，似乎从未停止过。事实上，汽车轻量化并不是我们所想的简单意义上的用轻质材料替代原有材料，而是在满足汽车使用要求和成本控制的条件下，将轻量化设计技术与轻量化材料、轻量化制造技术集成应用，是一个涉及技术、经济、安全、环境等诸多方面的复杂系统工程，需要对从材料到零部件的优化设计和检测技术、先进制造技术、材料回收与再生技术、零部件维修技术等一系列关键技术的突破。

    简而言之，汽车轻量化技术就是轻量化设计技术、轻量化材料技术、轻量化制造技术的集成应用，利用能提高零部件抵抗撞击变形能力的高强度材料（比如高强度钢），以及具有较高的冲击能量吸收率的材料，如铝合金、镁合金、塑料、各种金属和非金属泡沫材料等，设计出安全性能满足法规要求的轻量化车身结构。

     减肥钢板也结实

    在2011年的两会期间，全国人大代表、首钢总公司董事长朱继民提出自主品牌车型应该用高档钢材替代低档钢材的建议，备受媒体关注。朱继民表示，多使用钢材就是多消耗能源，又增加了车船等装备的重量，在运行中还要继续增加能源的消耗。

    众所周知，在汽车轻量化材料设计中，钢铁材料是最主要的轻量化材料。根据国际钢协的定义，将屈服强度小于210Mpa的钢称为软钢，屈服强度在210~550Mpa的钢称为高强度钢，屈服强度高于550Mpa的钢称为超高强度钢。而汽车用钢主要分为两类：一类是合金结构钢，主要用于汽车发动机和传动系统以及悬架系统的主要构件；另一类是高强度钢、先进高强度钢，主要用于汽车车身内外板以及车身结构件。这当中高强度钢与汽车轻量化的关系最为密切，是汽车轻量化后保证碰撞安全性的最主要材料，也直接决定着汽车轻量化水平。它的使用不仅可以有效降低车身重量，还可以提高车身结构的强度、刚度和被动安全，节省原材料消耗。

    目前，国外轿车车身上的许多关键零部件都由高强度钢制造，按重量计算，已经占到车身总重量的60%以上。日本2004年高强度钢用量达到白车身重量的40%，2010年达到60%。不过，从应用情况看，国内汽车自主品牌乘用车的车身主要以软钢板为主，即使是自主品牌的新车型，高强度钢板的应用比例也仅在30%以上。国内车企目前面临的问题在于，高强度钢材料强度高、塑性低，在实际应用中面临变形过程中内应力高、回弹大、易翘曲起皱、连接困难、尺度精度控制难度大等困难，对于内资企业而言，实现其在轿车车身上的应用尚存在诸多关键技术问题亟待解决。另外，清华大学汽车工程开发研究院常务副院长宋健也表示，出于成本考虑，自主品牌车型有其自身价格定位，高强度钢材使用太多，则直接影响价格。

    简约并不简单

    除了高强度钢的应用，铝合金也是轿车应用最广泛的轻质金属材料。这方面，奥迪的全铝车身堪称典范。

    铝合金的密度大约为钢铁的1/3，有良好的吸振性能，在减轻重量的同时，可以明显提高碰撞安全性，使得汽车前部的变形区在碰撞时会产生皱褶，吸收大量的冲击力，从而保护后面的乘坐区。

    以奥迪A8和奥迪A2为代表的车型就通过空间框架式结构（ASF）实现了全铝车身制造。由于铝的强度比钢低，所以铝型材的壁厚为相应钢材壁厚的75%左右。另外，由于采用仿生学原理设计，车顶与车身侧翼铝板的连接采用互相咬合方式，大大提高了车身的安全性能。而且，轻质量车体使汽车有很高的道路动力学性能与可作为样板的效率典范，所用的挤压型材与管材都有很高的强度，不但前后左右有坚固的防撞性能，而且车顶结构也特别牢固，即使翻车，也能确保驾驶员安全。据了解，上一代ASF的75%采用手工制造，而2004款A8L的制造过程已经有75%实现了自动化。ASF配件数量也得到显著减少，框架硬度与其上一代产品相比提高了60%。

    根据国际铝协会在2006年初发表的一项研究报告，铝在汽车中的用量已超过（铸）铁，成为仅次于钢的第二大汽车材料。欧洲、日本平均每车用铝分别为118kg和114kg，应用主要集中于白车身和悬挂零部件，而我国目前汽车单车用铝合金量不到100kg。

    焊出来的安全

    与轻量化技术以及材料技术相辅相成的还有轻量化制造技术，比如说激光焊接。激光焊接就是将不同表面处理、不同材质、不同厚度的钢板通过激光焊接组合成为一个毛坯件，然后再将其冲压成所需的零部件。采用激光拼焊加工零部件的优点表现在以下3个方面：一是焊缝处的热应变低，热影响区小，通过激光束的聚焦给焊接边缘提供需要的高能量，保留良好的材料成形性能；二是焊缝较狭窄且平整，可消除成形过程中的不利影响，避免破坏工具、磨具的危险；三是焊接生产效率高，能够实现高度焊装自动化。

    目前，全世界已有激光拼焊生产线100多条，我国也有10余条。汽车零部件采用了激光焊接技术后，可以为车身减重24%，零件数量减少19%，焊点数下降49%，生产时间缩短21%。一汽集团是国内最早开展激光拼焊技术在自主品牌车型上应用的企业。以奔腾轿车为应用平台，厂家开展了用激光拼焊板加工侧围加强版、侧围内板前段、内门板和前纵梁等部件的研究，同时还针对车内板、门内板、前纵梁、侧围加强板和B柱等零部件开展了激光拼焊焊缝位置的优化研究工作。

    国务院总理温家宝近日强调电动车的战略要重新考量，这不啻于是对“弯道超车”的说法的一种否定。由于电池的技术瓶颈何时能突破目前还无从知晓，而电池续航能力差、成本高等因素也让新能源汽车市场举步维艰，从质量、安全、能源、效益考虑，汽车轻量化则是目前相对易于实施和快速见效的节能措施。一些专家已经开始强调，我国自主品牌汽车产品的轻量化水平整体较低，发展潜力巨大，目前亟需通过轻量化和多种新技术来提高车辆的燃油经济性和安全性。小个子吃的少，这是天经地义的事，而强壮也非壮汉的专利。

《产品可靠性报告》