編輯解讀：輕量化和“偷工減料”兩碼事

鋼板厚是否就真的安全

“鋼板厚度能否決定車輛的被動安全性”一直是一個有爭議的話題。在國內(nèi)人的傳統(tǒng)觀念中，鋼板越厚，車身越重，安全性越高。是的，這種車身確實(shí)能在發(fā)生碰撞時保持更好的車身完整性，但真的能保護(hù)車內(nèi)成員的安全嗎？什么樣的身體才是真正安全的？眾所周知，車輛的安全性由車架結(jié)構(gòu)、鋼板等多方面決定，單一的極端想象與現(xiàn)實(shí)不符。在全球節(jié)能環(huán)保的背景下，汽車輕量化已成為全球汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢。輕量級和“偷工減料”是兩回事。如果你想弄清楚，請繼續(xù)讀下去。

鋼板很重的車一定安全嗎？

這里所說的輕量化，當(dāng)然不是指一些廠商為了盈利而偷工減料，不顧消費(fèi)者的生命安全。是相當(dāng)于新能源的新技術(shù)，是汽車未來的發(fā)展方向。什么是輕量級？在解決汽車行業(yè)最重要的節(jié)能環(huán)保命題時，當(dāng)前熱門的節(jié)能新能源汽車技術(shù)是一條路徑，另一條路徑是輕量化技術(shù)——即如何在保證安全的前提下，讓汽車“瘦身”。

輕量化的意義

輕量化的概念最早源于motorsport，它的優(yōu)勢其實(shí)不難理解。重量輕可以帶來更好的操控性，發(fā)動機(jī)輸出的動力可以產(chǎn)生更高的加速度。由于車輛較輕，起步時加速性能較好，制動時制動距離較短。隨著“節(jié)能環(huán)保”成為人們廣泛關(guān)注的話題，輕量化也廣泛應(yīng)用于普通汽車領(lǐng)域，既能提高操控性，又具有優(yōu)異的節(jié)油性能。汽車的油耗主要取決于發(fā)動機(jī)的排量和汽車的總質(zhì)量。在保持汽車整體品質(zhì)、性能和成本不變甚至優(yōu)化的前提下，減輕汽車重量可以提高輸出功率，降低噪音，提高操控性、可靠性、速度、油耗、尾氣排放和安全性。研究數(shù)據(jù)顯示，如果整車重量降低10%，燃油效率可以提高6%-8%。如果滾動阻力降低10%，燃油效率可提高3%。如果車軸、變速器等裝置的傳動效率提高10%，燃油效率可提高7%。車身約占汽車總質(zhì)量的30%，在空載荷下，約70%的油耗花在車身質(zhì)量上。因此，車身輕量化對整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、車輛控制穩(wěn)定性和碰撞安全性都有很大的好處。

輕量化技術(shù)起源于賽車運(yùn)動。

輕量化技術(shù)如何保障乘客安全？

如何減輕重量保證乘客安全？

輕量化的好處不難理解，但最讓人關(guān)心的問題是:汽車輕便安全嗎？安全是消費(fèi)者買車時最關(guān)心的問題。正因如此，歐洲車、美國車等重型車在中國市場一直以安全著稱。日系車和韓系車在外觀、配置、油耗等方面都有很大的優(yōu)勢，但往往給人的印象是不夠安全。這只是誤會嗎？

其實(shí)一輛車的重量并不一定和安全有關(guān)，兩者并不矛盾。汽車輕量化的實(shí)現(xiàn)途徑和關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個方面:

高強(qiáng)度輕質(zhì)材料的應(yīng)用

汽車的2萬多個零部件中，約86%由金屬材料制成，約80%由鋼材制成，可見通過輕量化材料來減輕汽車重量的潛力很大。目前，鋁合金、鎂合金、高強(qiáng)度鋼、工程塑料和復(fù)合材料等輕質(zhì)材料的開發(fā)和應(yīng)用在汽車輕量化中發(fā)揮了重要作用。

鋁合金是目前汽車材料中應(yīng)用最廣泛的輕質(zhì)材料。鋁具有良好的力學(xué)性能，其密度約為鋼的1/3，易于加工，導(dǎo)熱性和耐腐蝕性好，鋁合金強(qiáng)度高，吸能性好。根據(jù)美國鋁學(xué)會的報告，汽車每使用0.45公斤的鋁，就能使汽車重量減輕1公斤。理論上，鋁制汽車比鋼制汽車可以減輕40%左右的重量。由于上述優(yōu)點(diǎn)，鋁合金已成為汽車上應(yīng)用最廣泛的輕質(zhì)材料。奧迪A8（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）采用ASF全鋁合金車身，采用創(chuàng)紀(jì)錄的546kg鋁合金材質(zhì)，重量比同型號鋼車身輕50%。此外，越來越多的鋁制車輪和全鋁發(fā)動機(jī)出現(xiàn)在各種車型上，并逐漸取代傳統(tǒng)的鋼制零件。鋁合金的應(yīng)用還面臨一些問題。最大的缺點(diǎn)是焊接工藝性差，成本控制也是關(guān)鍵因素之一。

奧迪ASF全鋁車身骨架

高強(qiáng)度鋼也是一種應(yīng)用廣泛的輕質(zhì)材料，它的應(yīng)用可以減少鋼板的設(shè)計量和厚度。高強(qiáng)度鋼保留甚至提高了鋼的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在安全性方面。與鋁、鎂、復(fù)合材料等相比。，高強(qiáng)度鋼板具有較低的原材料和制造價格，較好的經(jīng)濟(jì)性，可以替代目前大量使用的汽車鋼材。支撐客艙結(jié)構(gòu)的鋼材通常是高強(qiáng)鋼，甚至是屈服強(qiáng)度是高強(qiáng)鋼兩倍以上的超高強(qiáng)鋼。然而，高強(qiáng)度鋼由于成形困難、回彈大，加工難度大，需要相應(yīng)的措施來解決。

結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計與優(yōu)化

在承載式車身中，車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計和鋼材的強(qiáng)度是決定安全性的重要因素。工程師可以通過強(qiáng)大的設(shè)計軟件對汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和強(qiáng)度剛度校核，減輕車身重量和鋼板厚度，使零件中性空，小型化或復(fù)合化，保證整車的質(zhì)量和性能。以尋求材料成本、重量輕、安全性能等多目標(biāo)之間的最佳組合。，需要使用多種材料組合，對于多種材料組合，必須合理設(shè)計和安排每種材料的最佳部位。高檔車采用空的車架結(jié)構(gòu)，零部件多為多功能大型鑄件，整體結(jié)構(gòu)大，鍛件比例高，可減少車身零部件數(shù)量。一系列優(yōu)化設(shè)計使整車輕量化，提高安全性能。

車輛的安全性主要在于發(fā)生事故時對人員的保護(hù)，而不是車輛受損的程度。重型車與輕型車發(fā)生碰撞，重型車受損較少，但人的受損程度與吸能車身設(shè)計和主被動安全配置密切相關(guān)。比如在一些車型中，通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，碰撞吸收的能量可以更好地分散到強(qiáng)度較高的a柱和車身底部，提高了乘客的安全性，降低了對方車輛的攻擊性。

輕量化技術(shù)的發(fā)展

其實(shí)汽車的安全性對于不同的零部件有不同的要求。比如左右兩側(cè)沒有緩沖區(qū)，必須通過與鋼梁等高剛度構(gòu)件碰撞來提高安全性。對于帶緩沖區(qū)的前后部，保險杠、發(fā)動機(jī)和后備箱的能量吸收更為重要。

門的內(nèi)防撞梁有的采用豎向布置，有的采用斜向布置，即從底部門框延伸至窗玻璃底邊。無論具體位置如何，車門防撞梁都是保護(hù)乘客最直接有效的堅固結(jié)構(gòu)，可以減少乘客可能遭受的外力。事實(shí)證明，當(dāng)車輛撞到固定物體時，車門防撞梁有非常明顯的保護(hù)作用。

新制造技術(shù)

焊接工藝也是關(guān)系到車身整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要因素。在許多關(guān)鍵位置，拼焊往往需要兩種或兩種以上的材料。如果焊接強(qiáng)度不足，車身的整體強(qiáng)度會大大降低。此外，在車輛的某些位置，除了焊接外，還應(yīng)加入結(jié)構(gòu)膠，以達(dá)到隔音、提高密封性能或增加連接強(qiáng)度的目的。

因此，輕量化技術(shù)本身與安全性并不矛盾。真正安全的車身應(yīng)該是“剛性時剛性，變形時變形”。只是在實(shí)踐中，有可能有些車型的“輕量化”并不是因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步，而是所謂的偷工減料，會影響車身的安全性。比如國內(nèi)一些合資品牌的兩廂車型連基本的后防撞鋼梁都沒有。一旦發(fā)生嚴(yán)重追尾事故，坐在后排的乘客的安全可想而知。

輕量化技術(shù)的發(fā)展與綜述

事實(shí)上，在處理節(jié)能環(huán)保問題上，國際車企都非常重視輕量化。目前，歐美、日本等國家的主要汽車廠商都在推進(jìn)汽車輕量化項目。歐洲汽車制造商正在開展“超輕車”項目，力爭將車輛重量減輕30%。在輕量級領(lǐng)域，中國相對落后。據(jù)中國汽車工程學(xué)會專家介紹，目前全球每輛車平均重量每年下降1%，國產(chǎn)自主乘用車重量比國外同類車高8% ~ 10%左右，國產(chǎn)自主商用車重量比國外同類車高10% ~ 15%左右?？吹竭@個差距，國內(nèi)12家原始設(shè)備制造商和R&D機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立了“汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”，試圖通過聯(lián)合研發(fā)，在一定時間內(nèi)達(dá)到目前跨國公司車輛的輕量化水平。相信在不久的將來，輕量化汽車將走進(jìn)千家萬戶，并與“新能源”技術(shù)一起，創(chuàng)造一個更加清潔環(huán)保的地球。