钢质骨架车身就无轻量化可言吗?

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关于汽车车身轻量化,大家印象中最为深刻的可能就是诸如塑料、铝合金、碳纤维等轻量化材料,各大汽车厂商和媒体对轻量化材料在车身制造上的应用也都非常重视,比如说以宝马i系

  关于汽车车身轻量化,大家印象中最为深刻的可能就是诸如塑料、铝合金、碳纤维等轻量化材料,各大汽车厂商和媒体对轻量化材料在车身制造上的应用也都非常重视,比如说以宝马i系为代表的民用级碳纤维车身、将铝用到极致的捷豹XFL全铝车身等,都把新材料玩得风生水起。

  新材料固然光彩夺目,有朋友可能就要问了,难道“星光暗淡”的传统钢质骨架车身就无轻量化可言吗?

  答案当然是否定的,相比于一上市就能吸引大众目光的新材料车身,钢结构车身这位不太擅长自我表现的邻家大男孩恐怕已哭晕在厕所了。

  话说回来,如果大家都在着眼将来,那谁来顾及现在呢?作为现今应用量最大的钢质骨架车身,理应受到大家的重视。今天车聚君就来和大家聊聊钢质骨架车身的钢材种类以及轻量化手段都有哪些。

  1一样是钢,但钢钢不同。

  汽车用钢主要涉及到低强度钢(屈服强度小于210MPa)、高强度钢(屈服强度在210MPa~550MPa之间)、超高强度钢(屈服强度大于550MPa)三类。由于成型、焊接以及使用部位不同,低强度钢和高强度钢(包括超高强度钢)在轻量化手段上会有一定的差异。

  附:很多朋友容易混淆屈服强度以及抗拉强度,一般金属材料的抗拉强度会高于屈服强度(屈服强度是弹性变形到塑性变形的节点,而抗拉是断裂的节点,所以后者数值会更大)。其实现有的钢材数据都是基于实验室慢速测试结果,相较于实际高速碰撞,两种强度都不能带有绝对意义,只有屈服强度高,同时屈强比(屈服强度和抗拉强度的比值,范围0~1)低的钢材才更安全!

  2低强度钢轻量化手段

  随着制造技术以及使用理念的进步,低强度钢逐渐退出了力学性能要求较高的结构区域,转而集中在力学性能要求较低的部件上。而对于这类零部件的轻量化手段,现主要是通过分析以及优化设计方法,对零部件结构进行改进。

  举例来说,我们经常能在白车身上看到很多孔洞结构,除开排水孔、定位孔、线束孔等功能性孔洞,其中还包括大量的减重孔。除去减重的优点,这种孔洞还有优化受力分布以及提高车身NVH的功能。

  此外零部件的集成、小型、仿生化也是常见的技术手段。而零部件集成、小型化做得最好的当属电子产品了,十几年前一大堆的音像和通讯设备,现如今都高度集成在一部智能手机上。

  同样,汽车轻量化也是采用了这种效果显著的手段,将众多零件统一为一个零件,这样既节省生产成本,又达到了轻量化,一举两得。

  关于车身集成、小型化的例子就无需多言了,从大方向上来说,轿车多采用的承载式车身本身就是集成、小型化的结晶;具体来说,车门等一次成型件就是比较有代表性的例子了。

  在某些方面,汽车构造与人体结构非常相似,各个零部件都有着一定的使用目的。我们知道人的身体骨骼以及肌肉结构在不同的区域是不同的,比如下肢骨骼会更加粗大,而上肢则更加讲究灵活性,这些都是为了应对不同的使用目的而产生的。

  汽车也是如此,通过零部件的仿生设计来对零件的质量进行优化,在承受高负荷的部位储存材料,低负荷部位去除材料,使得质量处在最佳的位置,同时又能延长零件的使用寿命。

  虽然厂家正在逐渐加大高强度钢的使用比例,但车身作为一个整体,各区域的受力情况还是不同。高强度钢纵然能提高车身强度,但无形中成本会提高。所以,在强度要求不高的区域或是小型非结构件的用料方面,低碳钢还是很值得研究的。

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