在新能源汽車因電池技術瓶頸難解而遭遇成長煩惱之時，世界各地的汽車制造商們比以往更加致力于汽車的輕量化，而德日車型之間的較量甚至可以上升到理念之爭。

    不過，輕量化絕非簡單意義上的“瘦身”，通過在設計、材料和制造技術上的集成應用，以及高強度鋼、鋁合金和激光焊接等先進技術材料的介入，制造商可以推出減重后更安全的車型

    1985年的漢諾威汽車交易會上，一幅圖畫吸引了眾多來自世界各地汽車媒體的目光。畫中的兩位翩翩少女衣著迷人，在沒有任何其他外力幫助之下輕易舉起了完整的奧迪100鋁制車架。

    英國汽車媒體人Charis Whitcombe對于這幅畫曾這樣評論，這個畫面瞬間讓公眾了解到了輕量化材料給我們帶來的益處，這是任何數(shù)據(jù)和論證都不能表達的。奧迪看來希冀通過制造輕質車身來減輕汽車總體質量，以此打破日益增加的汽車重量和日益復雜的舒適及安全裝置之間的螺旋上升趨勢。

    26年后的今天，昔日圖畫中的那個鋁制車架已經(jīng)衍生出了一個更為人知的名字——ASP，而翩翩少女們也不再突兀地舉著它試圖證明什么，而是坐在奧迪TT、A8和R8的車體里感受風的呼嘯，享受著前沿技術與輕質材料帶來的便捷與安全。輕量化議題早已不再為某個汽車企業(yè)所專有，而是擺在了全球所有車企的面前。

    輕量化，輕輕的來

    就在今年的5月，本刊記者曾試圖通過羅列一系列的新能源汽車發(fā)展數(shù)據(jù)來與對面的美國人——格列·溫德爾展望未來的美好汽車時代，但是這位供職于美國國家環(huán)保局（EPA）的車輛研究專家突然打斷了記者，然后一字一句地指出：目前，電動車的發(fā)展速度遠比20年前設想的要慢，技術也還不夠成熟，而且即使擁有最先進的電池技術，電動車依然不能取代傳統(tǒng)燃油車輛。

    現(xiàn)實的情況是，新能源汽車的發(fā)展路徑還在磨合之中，而公眾降低碳排放和油耗的訴求卻不斷在加強，這時候汽車輕量化所能發(fā)揮的作用受到人們越來越多的重視。畢竟無論是對于傳統(tǒng)能源汽車，還是新能源汽車，汽車輕量化技術都是一項基礎節(jié)能技術。

    世界鋁業(yè)協(xié)會的研究報告指出，汽車質量每減少10%，可降低油耗6%~8%，排放下降4%。更重要的是，對于中國車企來說，汽車輕量化更有其獨特的意義。最新的一個研究數(shù)據(jù)顯示，目前我國自主品牌轎車的自質量約比發(fā)達國家同類轎車平均重8%~10%，在質量相當?shù)那闆r下，我國自主品牌轎車比國外同類車型的安全性差2~3個等級。也就是說，我們的車型為了達到國外同類車型的安全度，必須以增重的方式來實現(xiàn)。

    輕=不安全？

    通過增加重量來達到更安全，這背后似乎也有一定的道理，因為車身的重量與安全之間確實有一定關系。EVANS L曾在對大量撞車事故造成的傷亡數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計后得出，在普通材料車正面相撞的條件下，對質量小于對方10%或20%的一方來說，其死亡人數(shù)將分別高于對方45.8%或122%，由此可知重量輕的車輛其安全性能大大下降。

    也正因為如此，自汽車輕量化這一偉大創(chuàng)意誕生以來，人們對于此項技術是否會犧牲車輛安全性的猜忌，似乎從未停止過。事實上，汽車輕量化并不是我們所想的簡單意義上的用輕質材料替代原有材料，而是在滿足汽車使用要求和成本控制的條件下，將輕量化設計技術與輕量化材料、輕量化制造技術集成應用，是一個涉及技術、經(jīng)濟、安全、環(huán)境等諸多方面的復雜系統(tǒng)工程，需要對從材料到零部件的優(yōu)化設計和檢測技術、先進制造技術、材料回收與再生技術、零部件維修技術等一系列關鍵技術的突破。

    簡而言之，汽車輕量化技術就是輕量化設計技術、輕量化材料技術、輕量化制造技術的集成應用，利用能提高零部件抵抗撞擊變形能力的高強度材料（比如高強度鋼），以及具有較高的沖擊能量吸收率的材料，如鋁合金、鎂合金、塑料、各種金屬和非金屬泡沫材料等，設計出安全性能滿足法規(guī)要求的輕量化車身結構。

     減肥鋼板也結實

    在2011年的兩會期間，全國人大代表、首鋼總公司董事長朱繼民提出自主品牌車型應該用高檔鋼材替代低檔鋼材的建議，備受媒體關注。朱繼民表示，多使用鋼材就是多消耗能源，又增加了車船等裝備的重量，在運行中還要繼續(xù)增加能源的消耗。

    眾所周知，在汽車輕量化材料設計中，鋼鐵材料是最主要的輕量化材料。根據(jù)國際鋼協(xié)的定義，將屈服強度小于210Mpa的鋼稱為軟鋼，屈服強度在210~550Mpa的鋼稱為高強度鋼，屈服強度高于550Mpa的鋼稱為超高強度鋼。而汽車用鋼主要分為兩類：一類是合金結構鋼，主要用于汽車發(fā)動機和傳動系統(tǒng)以及懸架系統(tǒng)的主要構件；另一類是高強度鋼、先進高強度鋼，主要用于汽車車身內外板以及車身結構件。這當中高強度鋼與汽車輕量化的關系最為密切，是汽車輕量化后保證碰撞安全性的最主要材料，也直接決定著汽車輕量化水平。它的使用不僅可以有效降低車身重量，還可以提高車身結構的強度、剛度和被動安全，節(jié)省原材料消耗。

    目前，國外轎車車身上的許多關鍵零部件都由高強度鋼制造，按重量計算，已經(jīng)占到車身總重量的60%以上。日本2004年高強度鋼用量達到白車身重量的40%，2010年達到60%。不過，從應用情況看，國內汽車自主品牌乘用車的車身主要以軟鋼板為主，即使是自主品牌的新車型，高強度鋼板的應用比例也僅在30%以上。國內車企目前面臨的問題在于，高強度鋼材料強度高、塑性低，在實際應用中面臨變形過程中內應力高、回彈大、易翹曲起皺、連接困難、尺度精度控制難度大等困難，對于內資企業(yè)而言，實現(xiàn)其在轎車車身上的應用尚存在諸多關鍵技術問題亟待解決。另外，清華大學汽車工程開發(fā)研究院常務副院長宋健也表示，出于成本考慮，自主品牌車型有其自身價格定位，高強度鋼材使用太多，則直接影響價格。

    簡約并不簡單

    除了高強度鋼的應用，鋁合金也是轎車應用最廣泛的輕質金屬材料。這方面，奧迪的全鋁車身堪稱典范。

    鋁合金的密度大約為鋼鐵的1/3，有良好的吸振性能，在減輕重量的同時，可以明顯提高碰撞安全性，使得汽車前部的變形區(qū)在碰撞時會產(chǎn)生皺褶，吸收大量的沖擊力，從而保護后面的乘坐區(qū)。

    以奧迪A8和奧迪A2為代表的車型就通過空間框架式結構（ASF）實現(xiàn)了全鋁車身制造。由于鋁的強度比鋼低，所以鋁型材的壁厚為相應鋼材壁厚的75%左右。另外，由于采用仿生學原理設計，車頂與車身側翼鋁板的連接采用互相咬合方式，大大提高了車身的安全性能。而且，輕質量車體使汽車有很高的道路動力學性能與可作為樣板的效率典范，所用的擠壓型材與管材都有很高的強度，不但前后左右有堅固的防撞性能，而且車頂結構也特別牢固，即使翻車，也能確保駕駛員安全。據(jù)了解，上一代ASF的75%采用手工制造，而2004款A8L的制造過程已經(jīng)有75%實現(xiàn)了自動化。ASF配件數(shù)量也得到顯著減少，框架硬度與其上一代產(chǎn)品相比提高了60%。

    根據(jù)國際鋁協(xié)會在2006年初發(fā)表的一項研究報告，鋁在汽車中的用量已超過（鑄）鐵，成為僅次于鋼的第二大汽車材料。歐洲、日本平均每車用鋁分別為118kg和114kg，應用主要集中于白車身和懸掛零部件，而我國目前汽車單車用鋁合金量不到100kg。

    焊出來的安全

    與輕量化技術以及材料技術相輔相成的還有輕量化制造技術，比如說激光焊接。激光焊接就是將不同表面處理、不同材質、不同厚度的鋼板通過激光焊接組合成為一個毛坯件，然后再將其沖壓成所需的零部件。采用激光拼焊加工零部件的優(yōu)點表現(xiàn)在以下3個方面：一是焊縫處的熱應變低，熱影響區(qū)小，通過激光束的聚焦給焊接邊緣提供需要的高能量，保留良好的材料成形性能；二是焊縫較狹窄且平整，可消除成形過程中的不利影響，避免破壞工具、磨具的危險；三是焊接生產(chǎn)效率高，能夠實現(xiàn)高度焊裝自動化。

    目前，全世界已有激光拼焊生產(chǎn)線100多條，我國也有10余條。汽車零部件采用了激光焊接技術后，可以為車身減重24%，零件數(shù)量減少19%，焊點數(shù)下降49%，生產(chǎn)時間縮短21%。一汽集團是國內最早開展激光拼焊技術在自主品牌車型上應用的企業(yè)。以奔騰轎車為應用平臺，廠家開展了用激光拼焊板加工側圍加強版、側圍內板前段、內門板和前縱梁等部件的研究，同時還針對車內板、門內板、前縱梁、側圍加強板和B柱等零部件開展了激光拼焊焊縫位置的優(yōu)化研究工作。

    國務院總理溫家寶近日強調電動車的戰(zhàn)略要重新考量，這不啻于是對“彎道超車”的說法的一種否定。由于電池的技術瓶頸何時能突破目前還無從知曉，而電池續(xù)航能力差、成本高等因素也讓新能源汽車市場舉步維艱，從質量、安全、能源、效益考慮，汽車輕量化則是目前相對易于實施和快速見效的節(jié)能措施。一些專家已經(jīng)開始強調，我國自主品牌汽車產(chǎn)品的輕量化水平整體較低，發(fā)展?jié)摿薮?，目前亟需通過輕量化和多種新技術來提高車輛的燃油經(jīng)濟性和安全性。小個子吃的少，這是天經(jīng)地義的事，而強壯也非壯漢的專利。

《產(chǎn)品可靠性報告》