商用车白车身轻量化技术研究-中国期刊网

首页 > 《科学与技术》 > 2020年8期 > 商用车白车身轻量化技术研究

（整期优先）网络出版时间：2020-08-17

作者: 宾能军

建筑科学 >建筑技术科学

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宾能军

东风柳州汽车有限公司商用车技术中心

摘要：本文从产品竞争力、用户收益、环保降耗和法规等方面说明轻量化的意义；通过行业内白车身的材料和工艺，分析了商用车白车身轻量化的发展趋势；通过轻量化方法、技术路线、分析内容和应用原则，对商用车白车身轻量化的原理进行了研究；

关键词：商用车、白车身、轻量化

一、轻量化的意义

1.产品竞争力：近年来，商用车轻量化越来越受到用户和主机厂的重视，并将轻量化作为产品竞争力的重要衡量指标，各竞品以轻量化作为卖点，在营销上大力宣传，作为衡量产品竞争力的指标之一。

2.创造收益：在计重收费的情况下，商用车轻量化既可让用户多拉货物的同时，也可降低油耗，整车重量降低10%，油耗可降低5%-8%，为用户创造价值。有关研究数据表明，车辆自身质量每减少100公斤，每年可为用户带来1万元的收益。

3.环保降耗：有关统计数据表明，汽车重量每降低100公斤，每百公里可节油0.3-0.6升，可减少CO2排放7.5~15g/100km。我国商用车保有量占全部汽车保有量的23%左右，而燃油消耗占到整个汽车用油量的70%，汽车整车质量每减重10%，油耗可降低5%～8%。

4.法规驱动：国家相继出台多项政策法规，治理超载的决心和力度越来越大，对排放的要求越来越高，增加了对车辆轻量化的需求。

如图1。

各竞品以轻量化作为卖点，在营销资料上大力宣传。

国家相继出台多项政策法规，治理超载的决心和力度越来越大，对排放的要求越来越高，增加了对车辆轻量化的需求。

汽车重量每降低100公斤，每百公里可节油0.3-0.6升，可减少CO2排放7.5~15g/100km。

车辆自身质量每减少100公斤，每年可为用户带来1万元的收益。

图1

促使商用车轻量化的因素不止以上四点，比如还有降低用材、节能减耗、推动汽车材料技术发展等，正是以上诸多因素，导致商用车轻量化的需求愈发强烈。

二、商用车白车身轻量化发展趋势

目前商用车白车身用材主要以软钢为主，通过冷冲压成型、焊接而成。随着材料技术进步，钢材强度等级不断提高，以及轻质材料的发展，生产工艺随之发生变化。新材料和新工艺为汽车的轻量化开发与生产创造了有利条件。

鉴于白车身材料构成的详细数据资料所限，以下通过对国内外几款主要竞品的分析，虽有以偏概全的嫌疑，但可以作为未来发展的大趋势，与同行们进行分享和交流。

目前白车身轻量化在新材料新工艺上，主要有两大途径：一是采用高强钢和热成型工艺；二是采用铝合金（纯铝或钢铝混合）。

乘用车：奥迪A8、特斯拉Model3、雪佛兰Bolt等采用钢、铝等多种材料实现白车身轻量化，如图2。

图2

虽然乘用车的客户群体和用途与商用车不同，但在轻量化技术、工艺发展趋势上是一致的，乘用车白车身的用材和工艺的发展趋势，侧面反映了商用车的发展趋势。

商用车：根据公开发布的资料，斯堪尼亚采用纯钢高强度板，弗莱纳M2 106采用钢铝混合（钢骨架铝外壳），彼得皮尔特Model579采用全铝白车身。北美长头白车身，已采用铝合金材料实现轻量化，如图3。

图3

目前国内尚未发现商用车采用轻质材料的白车身，仍处于纯钢阶段。

结合目前国内外白车身用材、工艺、发展技术，进行归纳和分析，提出以下趋势预测，见表1。

表1：

年份	2020年	2025年	2030年
重量变化趋势	较2015年降重10%	较2015年降重20%	较2015年降重35%
材质变化趋势	以软钢为主（70%左右），局部采用高强钢（30%左右）。	降低软钢比例（50%左右），提高刚强刚比例（50%左右）。	进一步降低软钢比例（30%左右），提高刚强刚比例（60%左右），应用铝合金等轻质金属和碳纤维等非金属轻质材料（20%左右）。
设计技术发展	运用拓扑优化、尺寸和形状优化技术，对结构进行优化降重。	基于白车身性能（耐久性、安全性、NVH）开展优化设计。	结构-性能-材料-工艺-重量-成本一体化、多目标精细优化设计。
工艺发展	冷成型为主，辊压成型为辅，很少热成型和激光拼焊。	冷成型为主，辊压成型和热成型为辅，激光拼焊比例增加。	辊压成型和热成型为主，激光拼焊比例进一步增加，冷冲压为辅。