[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀] 我們都知道，車身輕量化是整車輕量化的核心目標(biāo)之一，除了我們比較常見的在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輕量化舉措之外，在這其中最重要的便是車身材料的輕量化。從鋼到鋁，我們邁進(jìn)了一大步，然而在此之后，事情似乎又出現(xiàn)了一些“倒退”，難道那些曾經(jīng)鼓吹許久全鋁車身的廠家們要打自己的臉了嗎？
○ 為何要減輕車身重量？
就像姑娘減肥一樣，你永遠(yuǎn)不知道她減到多少才滿意，但總歸越輕越好。對于一臺(tái)汽車而言，在保證安全強(qiáng)度的情況下也同樣是越輕越好，更輕的重量能夠讓其“負(fù)擔(dān)”更小，車輛更容易“推動(dòng)”，自然也就更加節(jié)油，而對于操控性而言，更輕的車身還能帶來更加靈活的車身動(dòng)態(tài)響應(yīng)。幾乎從各方面來說，輕量化都是優(yōu)勢。
○ 全鋁車身：可替換材料的出現(xiàn)
在全鋁車身誕生之前，車企們一般會(huì)通過打孔等改變零件結(jié)構(gòu)和用料量的方式，實(shí)現(xiàn)車身輕量化。但這種方式只能實(shí)現(xiàn)有限程度的輕量化優(yōu)化，想要實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的車身輕量化，就勢必要通過更換更輕的材料去實(shí)現(xiàn)。就像本田NSX的誕生一樣，他們希望做一臺(tái)能夠叫板法拉利328的跑車，而要想做到極致，除了提高發(fā)動(dòng)機(jī)，車身輕量化這一項(xiàng)目便成為了研發(fā)重點(diǎn)，并且也正因?yàn)樗麄兊膱?zhí)著，促成了世界上第一款全鋁車身的量產(chǎn)車。
80年代末的時(shí)候，想要通過更換材料去讓車身做到極致輕量化，就一定要用到鋁合金材料。相比傳統(tǒng)鋼材而言，鋁合金的密度更小，同體積下重量更輕，并且在還能保證一定剛性，其輕量化優(yōu)勢明顯。
雖然鋁合金很貴，但這并不妨礙一些豪華品牌車使用這種材料，像第一代（D2）、第二代（D3）奧迪A8（雖然官方從未稱其用在奧迪A8上的ASF車身為全鋁形式，但是在這兩代奧迪A8上，它確實(shí)為全鋁車身）、捷豹XJ這些車都采用了全鋁車身的形式，反正我貴我任性。舉個(gè)例子來說，在NSX量產(chǎn)之后，該車的價(jià)格曾一度是所有日本車中賣價(jià)最高的（曾高達(dá)800萬日元以上），同理，奧迪A8和捷豹XJ這樣的旗艦產(chǎn)品就更不用說了。
○ 在合適的地方用合適的材料
當(dāng)然對于車用鋁合金的制造成本來說，現(xiàn)階段它已經(jīng)大大低于從前，按道理說繼續(xù)發(fā)展下去，全鋁車身的前景應(yīng)該非?？捎^才對。然而，正是這種之前被奧迪等車企寄予厚望的車身形式，反而到現(xiàn)在被一步步“拋棄掉”，轉(zhuǎn)向了更為全面平衡的鋼鋁混合車身。
為何全鋁車身會(huì)“慘遭嫌棄”？這里就要說到全鋁車身的一個(gè)問題：相比具備熱成型鋼（超高強(qiáng)度鋼）加持的車身，全鋁車身在剛性和保障乘員艙完整性方面不占優(yōu)勢，這主要因?yàn)殇X合金的強(qiáng)度問題。而現(xiàn)在的全球安全體系的要求一年比一年嚴(yán)格，全鋁車身的安全強(qiáng)度問題就暴露的越來越明顯了。當(dāng)然，雖然強(qiáng)度不及熱成型鋼，但這不代表鋁合金材料完全沒有優(yōu)勢，比如在吸能方面，鋁合金材料就要比熱成型鋼好很多，適合設(shè)計(jì)在具備比較充足緩沖區(qū)的車頭部位。另外，鋁合金板材用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)冷軋鋼板也可以實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的輕量化效果。
而對于在碰撞事故中承擔(dān)保持乘員生存空間作用的車身籠型結(jié)構(gòu)而言，由于在A、B、C柱以及門檻梁等位置需要的強(qiáng)度非常高，因此使用熱成型高強(qiáng)度鋼材在如今看來則是更好的選擇。得益于工藝的不斷進(jìn)步，這種材料的加工成本正在逐步變得平易近人，在做到更高強(qiáng)度的同時(shí)也可以兼顧輕量化的效果。
既然熱成型鋼有這么大的優(yōu)勢，那為何車身結(jié)構(gòu)不大量采用熱成型鋼呢？首先，熱成型鋼的成本再低，也要高于一般鋼材，從整車成本上來看并不劃算；另外熱成型鋼有一個(gè)明顯缺點(diǎn)就是韌性不足，換言之就是吸能效果不好，受到碰撞的時(shí)候“硬碰硬”。
在新能源車領(lǐng)域，輕量化也是車身設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。就目前而言，現(xiàn)階段可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的電池都是化學(xué)電池，它們的能量密度還沒有出現(xiàn)爆發(fā)式的提升，因此重量普遍很大，這就導(dǎo)致很多電動(dòng)車想要增加續(xù)航里程，對整車重量的控制非常重要。
但是，這種鋼鋁混合車身在制造方面也絕非易事。舉個(gè)簡單的例子來說，如果是兩種相同的材料實(shí)現(xiàn)拼接，那么只需要采用焊接技術(shù)就行。但如果是兩種差異很大的材料相拼接，那么要想繼續(xù)采用焊接技術(shù)的話，其難度將非常之大，并且焊接強(qiáng)度難以保證。
就目前而言，想要實(shí)現(xiàn)鋼鋁混合車身，做到“車身全能化”，就勢必要在材料拼接工藝上下功夫。也就是說，這種鋼鋁混合車身的制造難點(diǎn)已經(jīng)從材料問題轉(zhuǎn)變成了制造工藝問題，而各大車企采用的方案也都是根據(jù)不同位置、不同強(qiáng)度和不同材料，采用不同的拼接工藝。
所以說，從輕量化角度來說，這種鋼鋁混合車身的誕生和普及算得上是一種“理性的回歸”，它是一種在安全性、剛性、輕量化、成本之間博弈之后，平衡出來的解決方案。有些車型得益于此會(huì)變得更強(qiáng)更輕，而有些車型會(huì)因此平衡掉了之前的一些不足。
○ 未來：新興材料+優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)+多材料混合車身
至于說未來就一定是鋼鋁混合車身的天下嗎？短期內(nèi)來看，這種車身優(yōu)勢很大，但要放眼遙遠(yuǎn)的未來，也許還有更多更優(yōu)秀的材料可以替換其中，但不變的一個(gè)道理是，車身采用什么形式都會(huì)成為一把“雙刃劍”，世界上沒有一種完美的車身，也沒有一種完美的材料，并且根據(jù)車輛形式和所要達(dá)到的目標(biāo)定位不同，車身也將有著質(zhì)的變化。
而說到車身材料拼接方面，既然未來混合車身是大勢所趨，無論混合什么樣的材料，它們之間的拼接將成為未來白車身發(fā)展的關(guān)鍵。上文提到了一種高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠拼接工藝，據(jù)我所知，現(xiàn)階段用于車身拼接的某些高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠，其粘接強(qiáng)度可以達(dá)到700MPa左右，加上其受制于拼接材料的限制較小，結(jié)構(gòu)膠將可能成為未來解決混合車身組裝問題的主流解決方案。
編輯點(diǎn)評：
車身輕量化的發(fā)展其實(shí)并不復(fù)雜，不過一味地追求極致輕量化，從某些角度上講可以看做是一種“得不償失”的做法。誠然，全鋁車身改變了我們對車身輕量化的認(rèn)知與看法，但在時(shí)代發(fā)展的過程當(dāng)中，日益嚴(yán)峻的安全法規(guī)和車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提升讓全鋁車身漸漸暴露出一些問題。我相信“好鋼用在刀刃上”這句話是正確的，在未來，只有在合適的地方用合適的材料與結(jié)構(gòu)，才是最理想的車身。（文/圖 汽車之家 舒寧）
