【轻质材料】全新超轻车门解决方案

2019-07-24 08:40:36 来源：

导读：

		目前，汽车传统制造材料中，钢仍占有重要地位，而且人们投入到钢材研究的精力巨大。车门系统作为最具代表性的车身部件，一直被提到铝化的进程中。那么，钢制车门目前的轻量化进展如何呢？还有没有进一步的优化空间呢，今天我们就一起来看看。
	

		车门系统概述
	

		1汽车开闭件
	

		汽车开闭件，也就是我们通常所说的四门两盖，包括机盖（发动机盖/前舱盖/发罩）、左前门、右前门、左后门、右后门以及行李箱盖（尾门/背门）。
	

		图1 汽车开闭件
	

		2车门系统
	

		车门系统一般由门体、车门附件和车门内饰件三部分组成；机盖与尾门由于不需要玻璃的升降，所以会比四门简单一些。门体一般包括车门内、外板，门体加强板、窗框等零件的焊接总成；车门附件一般包括车门玻璃、升降器、门锁、铰链、密封条、水切、限位器等；车门内饰件一般包括门护板、门拉手、把手、扶手板等。
	

		图2 车门系统
	

车门系统中，车门门体约占车门总质量的50%以上，相对于其他系统而言，车门门体更具有减重的空间。因此本文将门体钣金确定为轻量化研究的重点。

		图3 车门系统重量占比
	

		车门轻量化现状
	

		纽北统计了近五年ECB的40个车型前门钣金（单个）的重量，范围从8.5kg至23.4kg，平均值为14.1kg。最轻为吉普牧马人（钢），最重为捷豹路虎发现（铝）。
	

		图4 近年ECB车门重量统计
	

通过上面的图2也能发现，这14kg左右的车门门体，其实，80%的车门重量分布于4个零件总成中。其中，30%为车门外板，30%为车门内板，10%为防撞梁，另外10%为窗框加强件。

		图5 车门门体重量分布
	

		当前轻量化方案
	

		安赛乐米塔尔作为世界钢铁巨头，对钢铁做了深入且透彻的研究。基于目前材料与工艺技术，他们提出了一种切实可行的方案。
	

		①使用1500Mpa级别热成形钢和马氏体钢；
	

		图6 超高强钢应用于车门
	

		②使用全新激光拼焊门内板工艺；
	

		图7 全新激光拼焊工艺应用于车门
	

		③使用局部加强件而非整体加强件以优化减重。
	

		通过应用本方案，可减重约4.9kg，减重比率27%，并且各项性能达到或高于目标值。
	

		图8 钢制车门当前轻量化方案汇总
	

		中期轻量化方案
	

		基于未来材料与工艺技术，安赛乐米塔尔提出了一种超轻钢制车门方案。
	

		①0.5mm超薄外板
	

		为了应对厚度减薄带来的性能下降，安米设计的方案是在车门外板内侧增加4.1mm厚度的补丁板，其中补丁表面为0.2mm厚的玻纤化合物，3.9mm厚为橡胶-环氧泡棉。
	

		图9 超薄车门外板
	

		试验和模拟分析都显示应用补丁板后刚度显著改进，且0.5mm板厚+4.1mm补丁板组合的刚度优于0.67mm板厚。
	

		②0.5mm超薄内板
	

		使用0.8mm与0.5mm激光拼焊的内板，并进一步优化工艺排布。
	

		③尝试采用2000Mpa热成形
	

		抗拉强度达到2000Mpa级以上的钢种目前还不多见，北汽Lite及爱驰U5据称已使用该类材料来制造车门防撞梁部件（该原材料并非来自安米）。
	

		图10 超高强防撞梁应用车型
	

		通过采用以上方案，车门钣金可减重6.3kg，减重比率34%。
	

		图11 安米超轻车门中期解决方案
	

		轻量化就是在满足性能的情况下做到重量最小，当然也要兼顾成本。当前钢制车门的轻量化方案与铝制车门的成本及减重效果对比如图12所示。
	

		图12 车门轻量化方案重量及成本对比
	

		总结
	

		车门门体约占车门系统重量的50%以上，其轻量化效果比其他零件更为显著。就钢制车身而言，最为直接的轻量化手段就是提高强度、减薄料厚。通过以上的叙述，我们不难看出这些常见的轻量化手段同样适用于车门，另外，通过优化工艺排布等也是车门轻量化的方向之一。 
	

		在铝合金外板（尤其是外观质量好的ABS）依赖进口，价格居高不下的情况下，超轻轻量化钢制车门不失为一种优秀的解决方案。
	

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