轻质材料应用方面
图11
图片来源于AUTO.IFENG.COM
轻质材料,在车身而言,主要指热成形钢、铝合金、镁合金、复合材料等,他们具体的应用位置如图11。
1
热成形
图12展示了B柱热成形加强板的开发流程,在中国品牌企业里,超高强钢热冲压的新技术在长安汽车率先于2011年实现批量应用。
图12
图片来源于长安-杨琴
目前,应用热成形技术,业内普遍认可的减重效果为10%-25%,以下两个零件的减重效果较为显著,如图13所示。
图13
图片来源于长安研究总院先期技术研究所
长安汽车热成形移动首次采用热成形B柱加强板以来,热成形零件的应用已范围已扩大到10个零件。图14展示了长安热成形零件应用与规划情况。
图14
图片来源于长安-杨琴
2
铝合金
铝合金在长安汽车上的应用已比较成熟,无论是从铝机盖、铝防撞梁到铝合金控制臂,还是铝合金CCB、铝电池包箱体。
图15
数据来源于长安-邓燕君
从几个主机厂的数据来看,铝合金机盖的减重比率普遍为40%左右,是铝合金轻量化效果最为显著的表现。
图16
数据来源于长安-邓燕君
图17
数据来源于长安-邓燕君
图18
数据来源于长安第二届新技术展
铝合金在汽车上的应用还存在一些亟待解决的问题,特别是变形铝合金的应用。目前,压铸铝合金在长安汽车上的实际应用也较少。
3
镁合金
长安汽车研究镁合金在汽车中的应用可以追溯至2001年,再到后来的“十五”和“十一五”。长安汽车前期的镁合金研究成果如图19所示。
图19
数据来源于长安汽车
目前,镁合金研究的重点在于大型复杂镁合金压铸件(如镁合金CCB)、镁合金产品在复杂工况下的应用尝试(如镁合金轮毂)以及变形镁合金在汽车上的应用探索(如镁合金座盆)。如图20所示为目前镁合金研究的重点方方案。
图20
数据来源于长安汽车
镁合金CCB集成度高,减重可达50%,减震和尺寸稳定性好,可有效控制仪表板总成异响,同时又没有钢质CCB的焊接变形问题。
图21
数据来源于长安第二届新技术展
镁合金轮毂采用边缘浇注式真空压铸工艺,金属液是先由边缘扇形浇口进入轮辋,然后沿轮辋和轮辐向上充填,把气体一直往上赶,进入轮辋上边缘的溢流槽。
图22
数据来源于长安汽车
图23
数据来源于长安第二届新技术展
镁合金座盆采用镁合金板材冲压成形工艺,厚度为1.2mm,最终重量约为0.322kg,较钢质减重率为65.6%。座盆的开发技术路线如图24。
图24
图片来源于长安汽车
除了上述的几种较为复杂的产品外,镁合金在汽车上研究与应用还有变速箱壳体、镁合金油底壳、镁合金气缸罩盖等。另外,长安汽车已在车型上使用PP+玻纤所制造的前端模块,同时也在研究碳纤维等复合材料在汽车上应用的可能性。
图25
图片来源于长安第二届新技术展
先进成形工艺方面
1
超高强钢辊压
高强钢辊压的研究方向是1180MPa及以上强度的马氏体钢的辊压成型工艺。高强钢辊压门槛加强件的重量由原来的6.8kg降低至4.76kg,减重比率为30%。
图26
图片来源于长安汽车
2
液压成形
原型车的副车架采用钢管焊接的工艺,其重量为33.9kg。采用液压成形工艺后,重量降低至24.4kg,减重比率为28%。
图27
图片来源于长安汽车
不看收益的轻量化都是耍流氓
长安汽车近十年累计销售不少于365万辆,其中逸动(7年7款)累计销售77万辆、CS75(5年5款)累计销售75万辆、CS35(7年5款)累计销售72.5万辆,如图28。
图28
数据来源于车主之家
总结
综上,长安汽车在各条轻量化路径上皆有建树,不愧为轻量化实践先锋。但一些客观的事实我们也不能忽略,汽车零部件由轻质材料或先进成形工艺制造,材料价格必然增加!类似真空压铸等成形工艺只掌握在少数供应商手中,导致加工成本也比传统的增加,进而导致轻量化零部件的成本增加,为普通钢材的1-3倍,因此很难批量应用。
另外,对轻量化方案的成本一般核算都不太精准,这对轻量化技术路线的选择影响很大。在纽北看来,轻量化不仅是结构、材料、工艺的系统工程,同时也是设计部门、验证部门、成本部门和制造部门的通力合作过程。
·end·