關(guān)于汽車車身輕量化，大家印象中最為深刻的可能就是諸如塑料、鋁合金、碳纖維等輕量化材料，各大汽車廠商和媒體對輕量化材料在車身制造上的應(yīng)用也都非常重視，比如說以寶馬 i 系為代表的民用級碳纖維車身、將鋁用到極致的捷豹 XFL 全鋁車身等，都把新材料玩得風生水起。

新材料固然光彩奪目，有朋友可能就要問了，難道 " 星光暗淡 " 的傳統(tǒng)鋼質(zhì)骨架車身就無輕量化可言嗎？

答案當然是否定的，相比于一上市就能吸引大眾目光的新材料車身，鋼結(jié)構(gòu)車身這位不太擅長自我表現(xiàn)的鄰家大男孩恐怕已哭暈在廁所了。

話說回來，如果大家都在著眼將來，那誰來顧及現(xiàn)在呢？作為現(xiàn)今應(yīng)用量最大的鋼質(zhì)骨架車身，理應(yīng)受到大家的重視。今天車聚君就來和大家聊聊鋼質(zhì)骨架車身的鋼材種類以及輕量化手段都有哪些。

1   一樣是鋼，但鋼鋼不同

汽車用鋼主要涉及到低強度鋼（屈服強度小于 210MPa）、高強度鋼（屈服強度在 210MPa~550MPa 之間）、超高強度鋼（屈服強度大于 550MPa）三類。由于成型、焊接以及使用部位不同，低強度鋼和高強度鋼（包括超高強度鋼）在輕量化手段上會有一定的差異。

2 低強度鋼輕量化手段

隨著制造技術(shù)以及使用理念的進步，低強度鋼逐漸退出了力學(xué)性能要求較高的結(jié)構(gòu)區(qū)域，轉(zhuǎn)而集中在力學(xué)性能要求較低的部件上。而對于這類零部件的輕量化手段，現(xiàn)主要是通過分析以及優(yōu)化設(shè)計方法，對零部件結(jié)構(gòu)進行改進。

舉例來說，我們經(jīng)常能在白車身上看到很多孔洞結(jié)構(gòu)，除開排水孔、定位孔、線束孔等功能性孔洞，其中還包括大量的減重孔。除去減重的優(yōu)點，這種孔洞還有優(yōu)化受力分布以及提高車身 NVH 的功能。

此外零部件的集成、小型、仿生化也是常見的技術(shù)手段。而零部件集成、小型化做得最好的當屬電子產(chǎn)品了，十幾年前一大堆的音像和通訊設(shè)備，現(xiàn)如今都高度集成在一部智能手機上。

同樣，汽車輕量化也是采用了這種效果顯著的手段，將眾多零件統(tǒng)一為一個零件，這樣既節(jié)省生產(chǎn)成本，又達到了輕量化，一舉兩得。

關(guān)于車身集成、小型化的例子就無需多言了，從大方向上來說，轎車多采用的承載式車身本身就是集成、小型化的結(jié)晶；具體來說，車門等一次成型件就是比較有代表性的例子了。

在某些方面，汽車構(gòu)造與人體結(jié)構(gòu)非常相似，各個零部件都有著一定的使用目的。我們知道人的身體骨骼以及肌肉結(jié)構(gòu)在不同的區(qū)域是不同的，比如下肢骨骼會更加粗大，而上肢則更加講究靈活性，這些都是為了應(yīng)對不同的使用目的而產(chǎn)生的。

汽車也是如此，通過零部件的仿生設(shè)計來對零件的質(zhì)量進行優(yōu)化，在承受高負荷的部位儲存材料，低負荷部位去除材料，使得質(zhì)量處在最佳的位置，同時又能延長零件的使用壽命。

雖然廠家正在逐漸加大高強度鋼的使用比例，但車身作為一個整體，各區(qū)域的受力情況還是不同。高強度鋼縱然能提高車身強度，但無形中成本會提高。所以，在強度要求不高的區(qū)域或是小型非結(jié)構(gòu)件的用料方面，低碳鋼還是很值得研究的。

3   高強度鋼輕量化手段

高強度鋼在汽車上的應(yīng)用可謂是一把雙刃劍，力學(xué)性能提升的同時也帶來了成本以及制造難度的加大，基于這些原因，高強度鋼主要用于制作車身外板、車身內(nèi)板以及車身結(jié)構(gòu)件。

車身結(jié)構(gòu)的輕量化是以不損失原有車身安全性以及整車性能為前提的，綜合考慮高強度鋼的特點，這種材料的輕量化主要是通過先進的成型（液壓成形、熱沖壓成形、輥壓成形等）以及焊接技術(shù)（激光焊接、摩擦焊等）來減少鋼材的使用量，并達到鋼材生產(chǎn)薄壁化要求。

這里以熱沖壓成形技術(shù)為例，這種技術(shù)采用了先將胚料加熱至一定溫度，然后用沖壓機在相應(yīng)的模具內(nèi)進行沖壓成形的方法。它能夠有效地提升車身零件的強度（可達到 1500MPa）、降低零件重量（20% 左右）、改善零件沖壓成形的可行性（延伸率可達 70%）并有效地控制零件的回彈（回彈力可靠小 90% 以上）。

4   鋼結(jié)構(gòu)車身設(shè)計哪家強？

要問鋼結(jié)構(gòu)車身設(shè)計哪家強，小編在這里給大家提供幾個關(guān)鍵的衡量標準：

車重輕：在保證車身使用要求的前提下減輕車重；

高強度鋼使用：材料本身的力學(xué)特性是安全的前提；

潰縮吸能：雖然潰縮吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計還在被某些朋友詬病，但不可否認的是這類結(jié)構(gòu)已然成為趨勢；

力的分散：在碰撞時如何巧妙的把力分散出去才是精髓所在；

集成、小型、仿生化能力強：各種一體成型技術(shù)、分析優(yōu)化技 術(shù)的應(yīng)用；

車架安全結(jié)構(gòu)設(shè)計：比如說框架式車身結(jié)構(gòu)就有著重量輕、結(jié)構(gòu)合理、安全性高等優(yōu)點。

比如說豐田 GOA 車身（可潰縮車體設(shè)計）、馬自達的 MAGMG 車身（也稱 3H 車身，現(xiàn)使用率很大）、奇瑞的 3R body 車身（車身一處受力可迅速分散至全身）、奧迪的 AFS 車身（雖然使用的是鋁合金，但車身空間框架結(jié)構(gòu)才是最大的亮點）、沃爾沃的高強度鋼車身（高強度硼鋼使用率在 40% 以上，安全性的有力保障）。

5   鋼結(jié)構(gòu)車身依然是主力軍

這里可能有朋友會有疑問了，現(xiàn)在不應(yīng)該是各種新材料大行其道的年代嗎，傳統(tǒng)的鋼質(zhì)骨架車身還有研究的必要嗎？就如開頭對于鋼質(zhì)骨架車身輕量化的質(zhì)疑一樣，這當然是有必要的，大家切不可一葉障目。

從鋼材使用率上來說，現(xiàn)在鋼鐵材料在乘用車上的使用率約 60%，而在商用車上的使用率則更高，約 80%。

在綜合考慮剛度、強度、可修復(fù)性、可回收性以及成本問題后，我們會發(fā)現(xiàn)還是鋼材綜合性最好。除此之外，也被稱為新材料之一的高強度鋼，相比于其他新材料在使用覆蓋率、穩(wěn)定性等因素上面還是占據(jù)著很大的優(yōu)勢。

換句話說，高強度鋼是手握著傳統(tǒng)鋼材的技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展而來的，在以成本控制嚴格著稱的汽車制造上具備著明顯的優(yōu)勢。加之現(xiàn)代各種分析技術(shù)的應(yīng)用，鋼質(zhì)骨架車身在輕量化上還是存在著發(fā)展空間，其中就包括鋼材料的力學(xué)性能改進、加工性能改進、焊接方式改進等等。

小結(jié)：

我不懷疑全新的車身時代將會到來，但這并不妨礙具備著進一步發(fā)展活力的鋼結(jié)構(gòu)車身存在于世，汽車輕量化的未來是美好的，鋼結(jié)構(gòu)車身支撐著當代，并在未來功成身退。