车身轻量化的思路及途径的第三个重要方法——轻量化制造工艺
轻量化制造工艺
在使用轻量化材料和优化结构设计后，往往需要革新制造工艺来满足材料和结构的变化，如目前已广泛应用的激光拼焊板、热冲压成形和液压成形等工艺。
1. 激光拼焊板
激光拼焊板（TWB）可将不同材质、不同厚度、不同强度和不同表面镀层的板坯拼合起来然后整体进行压型。激光拼焊板工艺已在汽车领域应用成熟，用于制造车门内板、加强板、立柱、底板和轮罩等部件，大众第 7 代Golf 车身的激光焊缝总长度甚至达到了 70 m。
激光拼焊板工艺通过减少制件数量、局部钢板减薄及去除点焊凸缘来实现轻量化目的。车门内板边缘因需加装铰链，需要在 0.8 mm 的主板基础上应用 2 mm 厚的裁剪板来加强，因无需加装额外的增强板故车门整体减重 1.4 kg。
2. 热冲压成形工艺
高强度钢板由于屈服强度和抗拉强度的提高，冲压成形性能下降，主要表现为成形缺陷多、所需成形力大以及回弹严重制件尺寸精度难以保证。如当强度超过1 000 MPa 以上时，对于一些几何形状比较复杂的零件，使用常规的冷冲压工艺几乎无法成形，所以高强度钢的热冲压成形工艺应运而生。
热冲压成形工艺首先将高强度钢板加热至奥氏体化状态，然后快速转移到模具中进行冲压成形，在保证一定压力的情况下，制件在模具本体中以大于 27℃ /s 的冷却速度进行淬火处理，保压淬火一段时间，以获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件。
3. 液压成形工艺
液压成形工艺一般有预成形、成形以及校准三个过程，可用于板材和管材成形。
板材液压成形技术尤其适用于有深冲要求的复杂工件及较少凹槽的大型工件，如车身的结构件和外覆盖件。在车门外板的液压成形过程中，由于预成形使材料产生了期望的预应力，可以使车门等外板件在保持耐冲击性不变的情况下减少壁厚，从而达到轻量化效果。
管材液压成形是指管坯在内外部液体压力作用下贴合内部的芯棒成形，该工艺可提高管件的内、外表面精度，也可用于两个部件的连接。管材液压成形的主要车身制件有发动机歧管、车顶支架、侧门横梁、散热器支架和传动轴零件等。
4. 铝合金压铸新工艺
铝合金的加工方法有铸造、压铸、辊压、挤压和冲压等。随着铝合金在车身上的应用日益广泛，工程师们开发了一系列铝合金压铸新工艺，如冲压压铸法、针孔压铸法和无孔性压铸法等，其中无孔性压铸法最受欢迎，压铸时注入型腔的金属液与氧气发生反应，型腔内随即形成真空状态，从而实现无气孔且可热处理的高质量压铸件。目前用无孔性压铸法生产的铝合金大量应用于车轮、进气歧管以及动力转向壳等部件上，由于应用铝材且壁厚减小，轻量化效果显著。
总结
随着国家环保法规加严，在消费者对驾乘感受要求提高以及整车价格持续下探的压力下，车身轻量化已成为众多车企的重点发展方向，而实现车身轻量化主要有新材料应用、车身结构优化和生产工艺革新三方面途径。
新材料应用方面基于目前技术条件和成本考虑，高强度钢、铝合金和工程塑料等已广泛应用，镁合金、碳纤维及其他复合材料目前大多处于研发阶段；车身结构优化主要有布局优化、尺寸优化、形状优化和拓扑优化四个方向；在轻量化车身设计时，可以细化到通道界面改进、传力路径优化、断面优化、减重孔优化和修边线优化等方面；新工艺革新方面，目前热冲压成形、激光拼焊板、铆接、胶接以及液压成形已经实现规模化量产应用。
总之，在满足车辆安全性能要求及量产成本的考量下，实现车身轻量化需要综合考虑新型材料和结构优化，而这往往需要革新生产工艺来实现。所以，综合新材料、新结构和新工艺才能实现安全、低成本的轻量化车身。
慕温周、杨人杰、罗艳路、张剑、吕顺、朱珍厚（韩）
来源：AI汽车制造业
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