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奔驰“钢板门”持续发酵 铝制车身钢制车身到底哪个好?

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2016年9月2日|汽车交通运输网  http://auto.chinairn.com |打印】【关闭

中研普华报道

近日国产全新奔驰E级长轴距轿车上市,有网友曝出国产的加长轴距车型比海外市场的标准轴距车型重量增加了近300公斤,并指出是由于海外版车身上的铝制材料在国产化时替换成了钢制材料。虽然事后奔驰官方发布声明称,国产E级车和其它市场销售的E级车车身一样均采用钢铝混合材料,而且均符合当地法律规定的安全标准。该事件仍引发了业内的激烈讨论,一时间,奔驰深陷“钢材门”的尴尬,并被推向舆论的风口浪尖。

抛开事件本身,人们更为关心的是轻量化大势下,车身结构到底应该用哪种材料?钢车身与铝车身,谁好谁坏,亦或是各有优劣,该如何选择?未来的车身材料将如何发展?在这场舆论大战的背后,车身材料的技术与发展正从幕后走向前台。

 

合适的材料应放在合适的地方

目前主流乘用车上应用的材料主要包括钢板材料、铝合金、高性能塑料及复合材料,在一些高端乘用车或电动车上也可见碳纤维复合材料。纯钢板材料多见于中低端乘用车身上,钢铝混合材料主要应用于中高端乘用车身上,如奔驰E级,新奥迪Q7等;全铝车身多应用于50万元以上高端乘用车,如路虎揽胜,奥迪A8等车型。可见,钢材和铝材是目前乘用车车身主流选材。

那么,整车企业在选择车身材料时会考虑哪些因素?长城汽车股份有限公司轻量化和性能集成主管张湛告诉记者,通常安全碰撞性能是车身选材首要考虑的性能。材料强度在安全传递路径上合理布局,才能有效吸收碰撞能量并保障乘员舱的安全。车身不同部位对刚强度以及碰撞吸能要求不同,企业一般都是基于各部位真实受力情况及性能要求来合理分布不同强度等级的材料,以满足碰撞安全性、疲劳耐久及NVH静、动态刚度等性能指标,同时也应兼具系统成本的考虑。

中信微合金化技术中心汽车领域负责人、高级经理路洪洲表示,“合适的材料如何放在合适的地方”,是近年来车身选材的主要思路,但在实际操作中主要是基于经验层面和对标层面,没有形成正向选材逻辑,因而很难保证选材的合理性。于是,路洪洲提出了“汽车正向选材系统(FSM)”,配合汽车的正向开发和性能开发。他表示,该系统从零部件的功能、构件的制造工艺特征和成本这三个方面综合考虑。

 

钢车身or铝车身,孰优孰劣?

业内专家表示,钢车身和铝车身各有优劣势,不能一概而论。奇瑞汽车工程研究总院材料工程部主任工程师李军介绍说,钢制车身优势主要是技术成熟度比较高,成本相对较低,但重量没有显着优势。而铝合金车身优势主要是轻量化,对于高端车可以留下更多的重量空间去增加配置,例如提高动力性等整车性能。

成本是铝制车身向低端车普及缓慢的因素之一。“对于以钢车身工艺为主的传统车厂,铝车身涉及一定的工艺改造,如开卷落料、焊接、涂装等。”张湛说,目前车身用铝多以5系和6系铝合金为主,经过拉延及烘烤硬化,屈服强度可达220~260MPa,强度仅能达到一般高强钢强度水平,因此需要通过截面结构设计及连接工艺来弥补,对传统钢车身设计工程师提出挑战,而且铝材成本较为昂贵。

据了解,目前产业化的高强度钢的强度能达到1000MPa,而铝合金型材一般不会超过500MPa,“但这并不代表铝合金不安全。实际上对于机械零部件不完全以强度作为安全性的指标,其还需要与零件的刚度、截面等指标综合考量。”李军说。

此外,路洪洲表示,铝制车身的维修复杂,价格也更高。在碰撞变形不严重时,钢制部件通过钣金维修即可,但铝制部件基本只能更换,也给消费者带来成本压力。

虽然铝材价格较高,但对于电动汽车而言,铝材良好的轻量化效果抵消了其较高的材料成本,将成为电动车优选的车身用材。最近一些新能源电动车上也有采用全铝车身,比如东风E30和奇瑞“小蚂蚁”等。

 

车身向多材料化发展

“多材料混合应用是车身乃至整车用材必然的选择。”采访中,业内专家纷纷对记者表达了类似观点。张湛解释说,车身多材料应用能充分发挥材料强度在车身上的合理布局,同时保证成本适中、能显着降低重量。

“多材料混合将是汽车轻量化车身的发展趋势,全铝车身是豪华车轻量化车身的发展趋势。”李军说,目前欧洲主流车型的用材现状是10万元以内的乘用车车身用材主要是高强度钢;10~30万元的乘用车车身用材趋势是高强度钢和镀锌板,少量应用铝合金等;30~80万元的乘用车车身用材趋势为多种材料混合,包括高强度钢、铝合金、塑料复合材料等等;80万元以上豪华车发展趋势为全铝车身,或碳纤维复合材料车身为主。

路洪洲认为,自主品牌的车型价格正在逐步上调,因此车身上铝合金的用量也会随之提高,尤其是在技术要求较低的铝合金型材上。

此外,张湛表示,就目前情况来说,钢车身分布范围较广,低中高价位均存在,仍是目前最主流车身用材。

“由于钢铁材料在强度、塑性、抗冲击能力、回收使用及低成本方面具有综合的优越,其在汽车材料中的主导地位仍是不可动摇的,尤其是高强度钢和超高强度钢的应用还有将有较大的增长空间。”李军对记者表达了类似观点,同时他认为,从自主品牌的发展来说,近期应该重点加强高强度钢应用技术的研究,深挖高强度钢的轻量化潜力,提高自主品牌乘用车的市场竞争力。

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