Copyright 2017-2024 微學堂 版權所有 京ICP備18049689號-30
車身輕量化一直是車身設計中重點關注的一項內容，輕量化主要通過三個途徑：零件結構優化、工藝、材料。
本文重點介紹白車身輕量化的材料發展及對應連接技術的發展，下面以奧迪發展進程為例來了解白車身用材發展現狀及用材趨勢。
奧迪ASF車身
一、國外輕量化車身發展過程
1、第一階段：鋁合金覆蓋件開發階段
這個階段除了對高強鋼及超高強鋼的應用，熱成形鋼逐步用于車身（ 熱成形是指將鋼板經過950°C的高溫加熱之后一次成形，又迅速冷卻從而全面提升了鋼板強度，屈服強度達1000Mpa之高），還有少量鋁合金覆蓋件的應用。典型的車型代表為奧迪A3車型。
零部件用材方面，機蓋、翼子板使用鋁合金材質（3.2%），后座椅橫梁、中通道、A柱、B柱、機艙縱梁后段、前圍下板、后地板橫梁和后地板縱梁等位置采用熱成形鋼（21.7%）。
2、第二階段：鋁合金外覆蓋件成熟應用階段
這一階段，外覆蓋件大量采用鋁合金，同時鋁板、鋁型材、鑄鋁開始應用，熱成形鋼比重相對減少，典型的車型代表是奧迪A6車型。
零部件用材方面，外覆蓋件和前后防撞梁（鋁型材）應用鋁合金。鋁合金用量較第一階段增加至18%，中通道、座椅橫梁、A柱和B柱等位置保留熱成形鋼（保證碰撞性能及強度），熱成形鋼的用量比例減少至11.3%。
3、第三階段：全鋁車身開發應用階段
奧迪TT白車身用材
這個階段，車身外覆蓋件、車身結構件對于鋁的應用實現較高的上升，輕量化效果顯著，高強鋼和軟鋼板的用量急劇減少，一些強度要求高的部位使用熱成型鋼，典型的車型代表是奧迪TT車型。鋁合金用量由18%增加到35.8%，軟鋼應用量由35.2%下降到5.3%。
4、第四階段：多材料混合應用階段
奧迪Q7白車身用材
這一階段以鋁合金為主要車身材料，鋁型材和鑄鋁件大量應用到車身結構件。高強鋼、軟鋼和碳纖維為輔助用材，典型的車型代表是奧迪Q7車型。鋁合金用量較上一階段由35.8%增加到49.9%，熱成形鋼的用量減少至9.2%。
奧迪車型矩陣
二、車身用材比較及發展趨勢
奧迪白車身用材比例
高強度鋼板與鋁合金板材特性對比
鋁合金減重效果與成本增量圖
分析奧迪用材趨勢如下：
鋁合金用量上升，由3.2%上升到49.9%，熱成形鋼整體用量下降，由21.7減少到9.2%軟鋼用量下降，由35.2%下降到10.3%。
目前大部分主機廠對鋁都有一定應用，主要集中在機蓋、行李箱、防撞梁等處，而隨著輕量化的發展，國內的蔚來、愛馳、leaf、小螞蟻、部分A0級車型對鋁的用量處于領先水平，部分覆蓋件使用了更輕的塑料件，來實現整車的輕量化。
三、車身多材料連接技術
四個白車身的發展階段，每個階段都有與之相應的多材料連接技術：
奧迪A8連接工藝應用圖
根據奧迪車身發展的四個階段，所對應的多材料連接技術發展階段如下：
1、第一階段：應用的連接技術主要是無鉚連接和鎖鉚連接（SPR）。
主要應用在機蓋及翼子板，無鉚連接適合于不同金屬材料及不同厚度連接，過程簡單，一步完成且不需要預先打孔，能耗低，但連接強度略低。鎖鉚連接（SPR）具有很高的動態疲勞強度（約為焊點的2倍），碰撞吸收的能量較焊點高，鉚接材料組合廣泛，不過鉚釘增加了車身自重。
2、第二階段：應用的連接技術增加了自攻螺絲（FDS）、激光焊接和鉚接螺母螺柱。
FDS機械強度高，動態連接強度高，單面連接，可拆卸；激光焊接速度快，焊點排布方式更靈活。鉚接螺母螺柱可集成在沖壓模具中，減少工序，靜態和動態載荷高，對涂層無損傷，適用板材范圍廣，鉚點可以防液、防氣，防止腐蝕，成品也容易檢驗；劣勢是一次性投資大，連接高強度鋼板時需預先開孔，工藝繁瑣。
3、第三階段：因為鋁應用的加大，連接技術增加MIG焊和鋁合金點焊。
MIG焊主要應用在A柱、B柱、頂蓋橫梁、減振塔等部位，擁有更優的保護氣氛、焊絲無焊渣，可焊接鋁合金，但成本較高，操作難度大，易變性，鋁合金點焊主要應用于白車身及外覆蓋件，優勢是生產一致性高，表面質量高，變形小；缺點是需對原有鋼產線進行大幅度改造，設備投入高，因此目前主機廠應用少，借鑒點少。（凱迪拉克及特斯拉對鋁點焊有應用）
4、第四階段：應用了摩擦塞鉚焊（FEW）。
摩擦塞鉚焊可以解決鋁合金與高強鋼、熱成形鋼之間的連接，且不需預先開孔，可以和膠混合使用，缺點是需要額外的緊固件，增加了自重，另外頭部凸起2.5?mm需預防干涉，潮濕環境還需要在頭部一側增加PVC密封膠。
四、國內連接工藝應用概況
國內在定位稍高車身上對于TOX、SPR、FDS、激光焊接、CMT、MIG有較多應用，對于價格定位較低多以MIG、TOX、SPR、MIG、拉鉚等為主要連接工藝（受限于車身結構及材料限制，對應連接工藝有一定調整）。