寧少10馬力不多1公斤！聊聊汽車輕量化

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當很多人還在關注汽車安全的時候，各大汽車品牌其實都在努力“減肥”自己的汽車。其實汽車和人一樣，容易長幾斤肉，但是很難瘦！一個胖子可以遠離“三高”，更健康，同時行動更靈活。如果汽車能變輕，操控性能就能更好，不用換發動機就能跑得更快。更重要的是，它可以降低能耗和廢氣排放，更加環保。所以就有了標題句:不如減十馬力，不超過一公斤！有這么多好處，當然每個人都應該盡最大努力減輕自己產品的重量。今天，我們將主要談論幾種使用材料減輕汽車重量的經典轎跑車。

●碳纖維——金錢的任性選擇

說到輕質材料，我相信首先會想到“碳纖維”這個詞。其實我們經常說的碳纖維材料應該叫碳纖維增強聚合物或塑料，英文名是CFRP，也就是碳纖維增強聚合物或碳纖維增強塑料。CFRP以其重量輕、強度高而受到業界的青睞，被認為是未來汽車的發展方向之一。相同體積的碳纖維構件重量僅為傳統鋼構件的20%至30%，但強度卻是鋼的10倍以上。但是，CFRP的材料也有缺點，最大的就是貴！所以我們很難在親民的家用車上看到——當然除了一些朋友在汽配城買的貼紙和飾品。

只是因為CFRP的價格并不是特別親民，在過去，只有價格幾十萬美元的超級跑車才能吸收其高昂的成本，而一些超級跑車不僅大量使用CFRP制造車身零件，還使用這些昂貴的材料制造出一個完整的座艙結構，也就是俗稱的碳纖維單座艙。如果有人告訴你，他的跑車采用碳纖維硬殼式結構，有兩種可能:1。他在吹牛。2.他是一個戰壕；還有一種可能，我們以后再談。

應該說碳纖維硬殼式車身是目前車身材料金字塔的頂端，所以你看到的使用這種結構的品牌基本上都是“高挑”的。但是，也有一些追求的企業試圖讓這種昂貴的材料和結構“落地”，但還沒有真正實現。

雖然本田沒有實現他們的美好愿望，但寶馬實際上降低了CFRP材料的成本，并將其應用于其兩款新能源汽車i8和i3。尤其是i3，它的車身結構也可以看作是單一的碳纖維座艙。如果最低價低于42萬人民幣，就可以享受“豪華”碳纖維材質。有掙錢的感覺嗎？

此外，寶馬還在傳統車型上應用了碳纖維材料。新一代寶馬7系（查成交價|參配|優惠政策）采用了碳鋁混合材質的車身結構，比老款車型更輕，同時剛性不降反升。車輛重量的減輕對車輛的動力和操控性能有積極的影響。相信這也是寶馬有信心推出搭載4缸2.0T發動機的730Li的原因之一。

總的來說，今天CFRP材料還是比較貴的，所以還是只有少數人的專利。不過寶馬7系的車身材料也引出了一個我們接下來要講的材料。它相對來說更貼近人民，在我們的日常生活中隨處可見。但是，一旦出現在汽車上，它的價值就會倍增——這就是鋁合金。

●鋁合金——理性消費與奢華路線

與之前的CFRP材料相比，鋁合金在汽車上的應用似乎離我們更近了。鋁合金沒有CFRP輕，強度也差。但與傳統汽車用鋼相比，優勢明顯:鋁合金的密度約為2.7 g/cm3，而鋼的密度約為7.8g/cm3；在強度方面，鋁合金的比強度約為85，而合金鋼的比強度僅為40。更重要的是，鋁合金沒有CFRP材料那么“高貴”，相對來說更容易接受。

除了全鋁車身結構外，鋁合金還可以根據當地情況用于一些“胖”的部位，既能有效減輕車身重量，又能兼顧生產成本，使得整車價格更加“親民”。常見的零件是發動機罩和行李箱蓋/門，以及一些其他車身面板。像福特F-150（查成交價|參配|優惠政策）這樣的皮卡采用的是非承載式車身，甚至整個車身都是鋁合金制成的，當然這些零件并不是主要的承重結構。

說到鋁合金車身，恐怕最讓人擔心的就是日常使用中的保養費用了。早年因為鋁合金鈑金的工具設備不普及，連4S的店鋪都不愿意為一兩款銷量不高的高端車型加裝設備、設置工位。此外，鋁合金板材的鈑金修復原理雖然與傳統鋼材相似，但在技術和技能上有更多的要求，工人也需要培訓。所以當時修復鋁合金車身的方法幾乎只有一個——換！如果你打一輛2000左右的奧迪A8（查成交價|參配|優惠政策），看到4S店的服務報價，相信會很酸。

如今，使用鋁合金車身零件或車身結構的車型越來越多，雖然還沒有成為主流，但在4S商店或小型汽修店，鋁板金屬設備已經不再罕見——當然，這些設備的價格比以前便宜得多。所以很多品牌都說現在的鋁合金車身在使用成本和維護成本上和傳統鋼材沒有什么區別。

除了在車身上的應用，鋁合金還廣泛用于制造汽車底盤懸架部件。很多人談論的鋁合金下控制臂就是最好的例子。與鋁合金車身相比，鋁合金制造的底盤零件離我們更近，很多國產車的底盤也長期使用這種材料。

整體來看，鋁合金材料在車身上的應用并不少見，但仍局限于相對高端的豪華品牌車型。當然，一些比較親民的車型也在一些車身面板上采用了這種材料。另一方面，鋁合金零件的可視性相對較高?？偟膩碚f，今天使用輕質鋁合金材料來減輕車輛重量是一條“豪華”路線。但是，對于那些不使用輕質材料的汽車，真的沒有辦法“減肥”嗎？

●鋼-有許多仔細計算的方法。

雖然鋁合金材料比以前更貼近人民，但制造成本仍然比傳統鋼材高得多。對于一些由于定位和售價無法吸收這些額外成本的車輛來說，還是“混蛋”。但對于更注重經濟性的經濟型車來說，由于選擇這些車的消費者對油耗更為敏感，重量輕的優勢無疑更為重要，所以很多企業都在傳統鋼鐵產品上動腦筋。

減輕重量的前提是保證強度。車身結構的強度不僅關系到車輛的安全水平，還影響著機動性。昂貴的碳纖維材料和鋁合金可以遠低于同等強度的鋼的重量，那么類似性能的鋼能否通過一些特殊的工藝制造出來呢？答案是很多人聽說過的高強度鋼。

這項“本地金屬壓鑄”技術由本田和供應商蓋世太保開發了三年。壓制結構件前，先將鋼板加熱至930℃；在接下來的沖壓成型步驟中，本田在結構件的目標區域覆蓋了一些冷卻管，因此整個結構件不同區域的回火率不同，從而可以在同一鋼板上形成強度不同的區域。根據本田的數據，這種壓鑄技術可以在同一鋼板的不同區域制造590兆帕至1500兆帕的拉伸強度。

這種局部變強度壓鑄方法最大的優點是在不犧牲車身整體扭轉和彎曲剛度的情況下，制造出吸能塌陷區，車架重量更輕。根據本田的說法，新款思域（查成交價|參配|優惠政策）汽車版本的扭轉剛度比上一代提高了25%。

除了高強度鋼，通過精確的計算和分析，工程師還可以通過在鋼制零件上打孔或重新設計零件的形狀或結構來減少鋼材的使用，從而減輕重量。與那些更換材料的方法相比，這種減重方法的成本相對較低，但需要有非?？茖W和準確的計算能力。

在經濟型家用車領域，通過改造鋼材來減輕車輛重量是最常見的現象。雖然減重的幅度和那些昂貴的輕量化材料有一定的差距，但優勢在于經濟效益，消費者不用花太多錢就能享受到輕量化的效果。

●工程塑料和聚合物材料-內部能量和外部能量

我們最后要講的材料是塑料，它與我們的日常生活關系最為密切。很多人認為又軟又輕的塑料只能用來做玩具車。造真車豈不是笑話？這讓我們回到了我們的老話題:決定車輛安全性的是車身結構，而不是車輛的蒙皮。當然，我們今天不會帶著撕裂風險來討論這個話題，只是想告訴大家，工程塑料已經被用在一些沒有受力的車身面板上了。

除了覆蓋車外的零件，塑料或聚合物材料也用于內部零件、管道甚至底盤零件，以及眾所周知的汽車的胃燃料箱。通過這種材料的應用，可以從每一個細節上減輕車身的重量。

除了傳統的工程塑料，還有一種高分子材料值得一提，那就是玻璃纖維材料。玻璃纖維材料被稱為GFRP，即玻璃纖維增強塑料。是不是很像碳纖維材質的CFRP？事實上，它們在結構上是相似的，都是纖維材料和基材的混合物。如果GFRP這個名字看起來有點奇怪，那么還有一個名字你一定聽說過，那就是玻璃鋼。

應用塑料等高分子材料減輕重量也不會帶來很大的成本壓力。同時，由于這些材料易于成型，它們不僅為輕量化做出了很大貢獻，還在功能和布局上帶來了許多變化和優勢。

總結:

無論使用什么樣的材料，最終目的都是為了車輛“減肥”。從效果來看，昂貴的材料肯定會有更好的性能和更輕的重量，但不同級別的車輛也會根據自己不同的定位和定價選擇適合自己的材料。隨著排放法規的日益嚴格，汽車輕量化已經成為所有汽車品牌的必修課。相信隨著材料科學的不斷進步，汽車也將在輕量化的道路上越走越遠。