多管齐下，一体式后车体骨架助力汽车轻装上阵

近年来，在各国日趋严苛的油耗法规和政府节能减碳的倡导下，汽车行业轻量化已成为大势所趋；而随着电气化时代的到来，续航里程成为新能源汽车最为关注的重点，车身轻量化也显得尤为关键。

目前，就国内外汽车轻量化技术路线而言，主要分为三个方面：第一是使用轻量化材料，例如高强度钢、铝合金和碳纤维材料等，其中高强度钢相对于其他材料成本更低、技术也更成熟；第二是使用轻量化制造工艺，包括激光拼焊、液压成形和热成形等；第三则是使用结构轻量化设计，包括结构设计优化和零部件的整合和集成等。

汽车的轻量化是一个系统化的工程，材料、工艺和结构设计这三大实现路径应相互结合、相辅相成，才能实现有意义的轻量化。由岚图汽车、华安钢宝利（GONVVAMA）和华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司（VAMA）联合预研的铝硅镀层热成形激光拼焊一体式后车体骨架（也称H梁）便是这样一个解决方案，它以铝硅镀层热成形钢这一轻量化材料为基础，通过激光拼焊和热成形的工艺手段，对零部件采取一体化和集成化设计，帮助实现车身轻量化。

图片来源：安赛乐米塔尔

“轻”与钢材并非处在对立面

一般来说，采用强度更高、重量更轻的新材料是实现车身轻量化最直接也是最有效的路径。因此汽车制造商和零部件供应商开始在汽车用材上下功夫，铝镁合金、增强塑料、碳纤维等越来越多的轻量化材料涌现。尽管如此，汽车市场对于钢材的需求仍然不减。

由岚图、GONVVAMA和VAMA联合预研的热成形激光拼焊一体式后车体骨架全部采用最先进的铝硅镀层热成形钢材料，其中第二代铝硅镀层热成形钢Usibor®2000和Ductibor®1000的应用比例超过50%，使得后车体骨架总重量减少3.76kg，减重比例达到17%。

图片来源：安赛乐米塔尔

除了轻量化效果明显，一体式后车体骨架后纵梁后段采用的第二代Ductibor®1000在保留足够的材料韧性的同时，强度提升了一倍（屈服强度在800MPa以上，抗拉强度在1000MPa以上），可以增加碰撞吸能的效果，确保电池包或者油箱不会在碰撞中直接产生接触，提高防碰撞性能；后纵梁前段采用的强度更高的Usibor®2000（屈服强度在1400MPa以上，抗拉强度在1800MPa以上）则可以尽可能地抵抗对乘员舱的侵入，极大地提升了轻量化后的安全性能，是其它轻型材料难以做到的。

近年来，汽车轻量化并非简单地降低车身重量已经成为行业内的共识。这是一项需要综合车身耐撞、机械性能、安全性和经济性、环保等多层面的系统工程。这意味着，没有一种材料或是工艺能够单枪匹马一统天下，下游产品的多样化决定了上游需要通过不同的组合搭配，满足相应产品的性能、工艺、寿命以及成本的需求，而面对车体骨架对于高强度、高安全的极致追求，高强度钢和热成形钢的应用都将是最为合适的选择。

热成形+激光拼焊，“轻”材“轻”造

“轻”材还需“轻”造。面对更高的造车需求，制造工艺和成型技术也是车身轻量化的研究方向之一。在这一点上，岚图、GONVVAMA和VAMA的热成形激光拼焊一体式后车体骨架也极具前瞻性和创造性，通过热成形和激光拼焊等先进工艺手段的组合拳，实现下车体结构件的一体集成化。

众所周知，常规钢材强度越高，成形性能就越差，强度超过1200 MPa的钢材，更是难以实现稍微复杂的零件成形。一体式后车体骨架应用的铝硅镀层热成形钢，是如何突破成形性的紧箍咒呢？

首先，热冲压成形技术通过热处理和高温成形相结合的方式可以实现零件的高强度和更高的装配精度；此外还可以减轻钢板的重量，从而达到减轻车身重量的效果。基于热成形工艺，使用该方案也无需对现有的热成形供应链做任何调整，供应链上各个环节的供应商都无需增加任何新的设备投入。

图片来源：岚图汽车，扬州ALCE大会

成形方面的难题解决，如何焊接又带来了新的困难。随着热成形钢等轻量化材料在汽车上的应用，以往常用的点焊工艺已无法满足不同类型以及厚度的材料之间的连接要求，因此一体式后车体骨架便采用了新的激光拼焊工艺，能将不同厚度、不同材质、不同强度、不同冲压性能和不同表面处理状况的板坯拼焊在一起。

相对于基准方案的传统点焊的结构，一体式后车体骨架通过激光拼焊可以把原来的134个焊点减少到32个，基本上所有的部位都可以用激光拼焊的方式在成形之前进行连接，极大简化了分总成的焊装、流程、人工投入、工序，以及机器人的投入，同样大大减少了成本。

图片来源：岚图汽车，扬州ALCE大会

也正是得益于采用了激光拼焊制造工艺和热成形技术，提升了车身结构的大型化和表面平整性，一体式后车体骨架才能进一步减少车身结构件的数量，最终实现车身结构件的真正轻量化。

从部件到系统集成，不止于“轻”

通常来说，车身结构优化设计即通过采用先进的优化设计方法和技术手段，在满足车身强度、刚度、碰撞安全性和可制造性等诸多方面的性能要求的前提下，通过优化零件结构、减少零件数量、将零件集成化等方法来实现轻量化。

图片来源：安赛乐米塔尔

一体式后车体骨架方案的核心就是将下车体的后纵梁，包括连杆结构，通过热成形钢和激光拼焊的工艺，连接成了“H”型或是“井”字结构，进而将下车体后半段10-15个零件整合为1-2个零件，极大节省了下车体的中间加工环节，将“首先将多个零部件分别成形，再从焊装分总成到焊装整车”的传统步骤极度简化，提高了生产效率。除此以外，通过简化生产流程，还可以减少零件生产制造过程中的碳排放，助力碳中和，可谓是一举多得。

通过采用先进的排料方法，一体式后车体骨架还可以提高材料利用率。例如，一体式后车体骨架集成之前的11个零部件的材料利用率为74%，整合成一体式后车体骨架后，材料利用率提升到了86%，这意味着每辆车可以节省4.3公斤的材料。

图片来源：安赛乐米塔尔

更重要的是，一体式后车体骨架的整体尺寸和A-B门环的尺寸相差无几。这意味着该方案从原材料的生产、拼焊板的加工、热冲压、分总成焊装，这一整个供应链上的生产制造、物流运输，都不需要对现有设备和供应链进行改造或者升级。  

不过，一体式后车体骨架的降本潜力远不止于此。鉴于其可以适用于ESSA架构的所有车型，因此不同的动力系统和不同轴距车型可以共用同一种通用的、模块化的解决方案，极大地节省了主机厂的投入。

综上，热成形激光拼焊一体式后车体骨架通过在材料、工艺和设计三个方面共同发力，是将车身轻量化的主要途径进行结合的典型应用，完全符合车身轻量化的发展技术路线。此外，该方案在工艺可行性、成本经济性、供应链优化等诸多方面均有优势，真正实现供应链上下游“你好、我好、大家都好”。