在新能源汽車因電池技術(shù)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(shè)計、材料和制造技術(shù)上的集成應(yīng)用，以及高強(qiáng)度鋼、鋁合金和激光焊接等先進(jìn)技術(shù)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(dá)的。奧迪看來希冀通過制造輕質(zhì)車身來減輕汽車總體質(zhì)量，以此打破日益增加的汽車重量和日益復(fù)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(fēng)的呼嘯，享受著前沿技術(shù)與輕質(zhì)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(yuǎn)比20年前設(shè)想的要慢，技術(shù)也還不夠成熟，而且即使擁有最先進(jìn)的電池技術(shù)，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(qiáng)，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(shù)都是一項基礎(chǔ)節(jié)能技術(shù)。

    世界鋁業(yè)協(xié)會的研究報告指出，汽車質(zhì)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(dú)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(zhì)量約比發(fā)達(dá)國家同類轎車平均重8%~10%，在質(zhì)量相當(dāng)?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(dá)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(dá)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(guān)系。EVANS L曾在對大量撞車事故造成的傷亡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計后得出，在普通材料車正面相撞的條件下，對質(zhì)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(shù)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(zhì)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(shè)計技術(shù)與輕量化材料、輕量化制造技術(shù)集成應(yīng)用，是一個涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)境等諸多方面的復(fù)雜系統(tǒng)工程，需要對從材料到零部件的優(yōu)化設(shè)計和檢測技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、材料回收與再生技術(shù)、零部件維修技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破。

    簡而言之，汽車輕量化技術(shù)就是輕量化設(shè)計技術(shù)、輕量化材料技術(shù)、輕量化制造技術(shù)的集成應(yīng)用，利用能提高零部件抵抗撞擊變形能力的高強(qiáng)度材料（比如高強(qiáng)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(shè)計出安全性能滿足法規(guī)要求的輕量化車身結(jié)構(gòu)。

     減肥鋼板也結(jié)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(yīng)該用高檔鋼材替代低檔鋼材的建議，備受媒體關(guān)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(yùn)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(shè)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(qiáng)度小于210Mpa的鋼稱為軟鋼，屈服強(qiáng)度在210~550Mpa的鋼稱為高強(qiáng)度鋼，屈服強(qiáng)度高于550Mpa的鋼稱為超高強(qiáng)度鋼。而汽車用鋼主要分為兩類：一類是合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于汽車發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)以及懸架系統(tǒng)的主要構(gòu)件；另一類是高強(qiáng)度鋼、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，主要用于汽車車身內(nèi)外板以及車身結(jié)構(gòu)件。這當(dāng)中高強(qiáng)度鋼與汽車輕量化的關(guān)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(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(guān)鍵零部件都由高強(qiáng)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(qiáng)度鋼用量達(dá)到白車身重量的40%，2010年達(dá)到60%。不過，從應(yīng)用情況看，國內(nèi)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(qiáng)度鋼板的應(yīng)用比例也僅在30%以上。國內(nèi)車企目前面臨的問題在于，高強(qiáng)度鋼材料強(qiáng)度高、塑性低，在實際應(yīng)用中面臨變形過程中內(nèi)應(yīng)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(nèi)資企業(yè)而言，實現(xiàn)其在轎車車身上的應(yīng)用尚存在諸多關(guān)鍵技術(shù)問題亟待解決。另外，清華大學(xué)汽車工程開發(fā)研究院常務(wù)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(qiáng)度鋼材使用太多，則直接影響價格。

    簡約并不簡單

    除了高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，鋁合金也是轎車應(yīng)用最廣泛的輕質(zhì)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(hù)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(jié)構(gòu)（ASF）實現(xiàn)了全鋁車身制造。由于鋁的強(qiáng)度比鋼低，所以鋁型材的壁厚為相應(yīng)鋼材壁厚的75%左右。另外，由于采用仿生學(xué)原理設(shè)計，車頂與車身側(cè)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(zhì)量車體使汽車有很高的道路動力學(xué)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(qiáng)度，不但前后左右有堅固的防撞性能，而且車頂結(jié)構(gòu)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A(yù)8L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(yīng)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(shù)以及材料技術(shù)相輔相成的還有輕量化制造技術(shù)，比如說激光焊接。激光焊接就是將不同表面處理、不同材質(zhì)、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(diǎn)表現(xiàn)在以下3個方面：一是焊縫處的熱應(yīng)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?qū)崿F(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(shù)后，可以為車身減重24%，零件數(shù)量減少19%，焊點(diǎn)數(shù)下降49%，生產(chǎn)時間縮短21%。一汽集團(tuán)是國內(nèi)最早開展激光拼焊技術(shù)在自主品牌車型上應(yīng)用的企業(yè)。以奔騰轎車為應(yīng)用平臺，廠家開展了用激光拼焊板加工側(cè)圍加強(qiáng)版、側(cè)圍內(nèi)板前段、內(nèi)門板和前縱梁等部件的研究，同時還針對車內(nèi)板、門內(nèi)板、前縱梁、側(cè)圍加強(qiáng)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(wù)院總理溫家寶近日強(qiáng)調(diào)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(shù)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(zhì)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(qiáng)調(diào)，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(shù)來提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和安全性。小個子吃的少，這是天經(jīng)地義的事，而強(qiáng)壯也非壯漢的專利。

《產(chǎn)品可靠性報告》