全鋁車身騙了我們？談車身材料輕量化

　　[汽車之家 新鮮技術解讀]  我們都知道，車身輕量化是整車輕量化的核心目標之一，除了我們比較常見的在結構設計輕量化舉措之外，在這其中最重要的便是車身材料的輕量化。從鋼到鋁，我們邁進了一大步，然而在此之后，事情似乎又出現了一些“倒退”，難道那些曾經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，你永遠不知道她減到多少才滿意，但總歸越輕越好。對于一臺汽車而言，在保證安全強度的情況下也同樣是越輕越好，更輕的重量能夠讓其“負擔”更小，車輛更容易“推動”，自然也就更加節油，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態響應。幾乎從各方面來說，輕量化都是優勢。

○ 全鋁車身：可替換材料的出現

　　在全鋁車身誕生之前，車企們一般會通過打孔等改變零件結構和用料量的方式，實現車身輕量化。但這種方式只能實現有限程度的輕量化優化，想要實現更進一步的車身輕量化，就勢必要通過更換更輕的材料去實現。就像本田NSX的誕生一樣，他們希望做一臺能夠叫板法拉利328的跑車，而要想做到極致，除了提高發動機，車身輕量化這一項目便成為了研發重點，并且也正因為他們的執著，促成了世界上第一款全鋁車身的量產車。

　　80年代末的時候，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。舉個例子來說，在NSX量產之后，該車的價格曾一度是所有日本車中賣價最高的（曾高達800萬日元以上），同理，奧迪A8和捷豹XJ這樣的旗艦產品就更不用說了。

○ 在合適的地方用合適的材料

　　當然對于車用鋁合金的制造成本來說，現階段它已經大大低于從前，按道理說繼續發展下去，全鋁車身的前景應該非常可觀才對。然而，正是這種之前被奧迪等車企寄予厚望的車身形式，反而到現在被一步步“拋棄掉”，轉向了更為全面平衡的鋼鋁混合車身。

　　為何全鋁車身會“慘遭嫌棄”？這里就要說到全鋁車身的一個問題：相比具備熱成型鋼（超高強度鋼）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勢，這主要因為鋁合金的強度問題。而現在的全球安全體系的要求一年比一年嚴格，全鋁車身的安全強度問題就暴露的越來越明顯了。當然，雖然強度不及熱成型鋼，但這不代表鋁合金材料完全沒有優勢，比如在吸能方面，鋁合金材料就要比熱成型鋼好很多，適合設計在具備比較充足緩沖區的車頭部位。另外，鋁合金板材用來代替傳統冷軋鋼板也可以實現不錯的輕量化效果。

　　而對于在碰撞事故中承擔保持乘員生存空間作用的車身籠型結構而言，由于在A、B、C柱以及門檻梁等位置需要的強度非常高，因此使用熱成型高強度鋼材在如今看來則是更好的選擇。得益于工藝的不斷進步，這種材料的加工成本正在逐步變得平易近人，在做到更高強度的同時也可以兼顧輕量化的效果。

　　既然熱成型鋼有這么大的優勢，那為何車身結構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明顯缺點就是韌性不足，換言之就是吸能效果不好，受到碰撞的時候“硬碰硬”。

　　在新能源車領域，輕量化也是車身設計的關鍵。就目前而言，現階段可以實現量產的電池都是化學電池，它們的能量密度還沒有出現爆發式的提升，因此重量普遍很大，這就導致很多電動車想要增加續航里程，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。舉個簡單的例子來說，如果是兩種相同的材料實現拼接，那么只需要采用焊接技術就行。但如果是兩種差異很大的材料相拼接，那么要想繼續采用焊接技術的話，其難度將非常之大，并且焊接強度難以保證。

　　就目前而言，想要實現鋼鋁混合車身，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已經從材料問題轉變成了制造工藝問題，而各大車企采用的方案也都是根據不同位置、不同強度和不同材料，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變得更強更輕，而有些車型會因此平衡掉了之前的一些不足。

○ 未來：新興材料+優化結構設計+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？短期內來看，這種車身優勢很大，但要放眼遙遠的未來，也許還有更多更優秀的材料可以替換其中，但不變的一個道理是，車身采用什么形式都會成為一把“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，并且根據車輛形式和所要達到的目標定位不同，車身也將有著質的變化。

　　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展的關鍵。上文提到了一種高強度結構膠拼接工藝，據我所知，現階段用于車身拼接的某些高強度結構膠，其粘接強度可以達到700MPa左右，加上其受制于拼接材料的限制較小，結構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。

編輯點評：

　　車身輕量化的發展其實并不復雜，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知與看法，但在時代發展的過程當中，日益嚴峻的安全法規和車身結構強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構，才是最理想的車身。（文/圖 汽車之家 舒寧）

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