目前，汽車(chē)傳統(tǒng)制造材料中，鋼仍占有重要地位，而且人們投入到鋼材研究的精力巨大。車(chē)門(mén)系統(tǒng)作為最具代表性的車(chē)身部件，一直被提到鋁化的進(jìn)程中。那么，鋼制車(chē)門(mén)目前的輕量化進(jìn)展如何呢？還有沒(méi)有進(jìn)一步的優(yōu)化空間呢，今天我們就一起來(lái)看看。

車(chē)門(mén)系統(tǒng)概述

1、汽車(chē)開(kāi)閉件

汽車(chē)開(kāi)閉件，也就是我們通常所說(shuō)的四門(mén)兩蓋，包括機(jī)蓋（發(fā)動(dòng)機(jī)蓋／前艙蓋／發(fā)罩）、左前門(mén)、右前門(mén)、左后門(mén)、右后門(mén)以及行李箱蓋（尾門(mén)／背門(mén)）。

圖1 汽車(chē)開(kāi)閉件

2、車(chē)門(mén)系統(tǒng)

車(chē)門(mén)系統(tǒng)一般由門(mén)體、車(chē)門(mén)附件和車(chē)門(mén)內(nèi)飾件三部分組成；機(jī)蓋與尾門(mén)由于不需要玻璃的升降，所以會(huì)比四門(mén)簡(jiǎn)單一些。門(mén)體一般包括車(chē)門(mén)內(nèi)、外板，門(mén)體加強(qiáng)板、窗框等零件的焊接總成；車(chē)門(mén)附件一般包括車(chē)門(mén)玻璃、升降器、門(mén)鎖、鉸鏈、密封條、水切、限位器等；車(chē)門(mén)內(nèi)飾件一般包括門(mén)護(hù)板、門(mén)拉手、把手、扶手板等。

圖2 車(chē)門(mén)系統(tǒng)

車(chē)門(mén)系統(tǒng)中，車(chē)門(mén)門(mén)體約占車(chē)門(mén)總質(zhì)量的50％以上，相對(duì)于其他系統(tǒng)而言，車(chē)門(mén)門(mén)體更具有減重的空間。因此本文將門(mén)體鈑金確定為輕量化研究的重點(diǎn)。

圖3 車(chē)門(mén)系統(tǒng)重量占比

車(chē)門(mén)輕量化現(xiàn)狀

紐北統(tǒng)計(jì)了近五年ECB的40個(gè)車(chē)型前門(mén)鈑金（單個(gè)）的重量，范圍從8．5kg至23．4kg，平均值為14．1kg。最輕為吉普牧馬人（鋼），最重為捷豹路虎發(fā)現(xiàn)（鋁）。

圖4 近年ECB車(chē)門(mén)重量統(tǒng)計(jì)

通過(guò)上面的圖2也能發(fā)現(xiàn)，這14kg左右的車(chē)門(mén)門(mén)體，其實(shí)，80％的車(chē)門(mén)重量分布于4個(gè)零件總成中。其中，30％為車(chē)門(mén)外板，30％為車(chē)門(mén)內(nèi)板，10％為防撞梁，另外10％為窗框加強(qiáng)件。

圖5 車(chē)門(mén)門(mén)體重量分布

信息來(lái)自安賽樂(lè)米塔爾

當(dāng)前輕量化方案

安賽樂(lè)米塔爾作為世界鋼鐵巨頭，對(duì)鋼鐵做了深入且透徹的研究�；�于目前材料與工藝技術(shù)，他們提出了一種切實(shí)可行的方案。

①使用1500Mpa級(jí)別熱成形鋼和馬氏體鋼；

圖6 超高強(qiáng)鋼應(yīng)用于車(chē)門(mén)

②使用全新激光拼焊門(mén)內(nèi)板工藝；

圖7 全新激光拼焊工藝應(yīng)用于車(chē)門(mén)

信息來(lái)自安賽樂(lè)米塔爾

③使用局部加強(qiáng)件而非整體加強(qiáng)件以優(yōu)化減重。

通過(guò)應(yīng)用本方案，可減重約4．9kg，減重比率27％，并且各項(xiàng)性能達(dá)到或高于目標(biāo)值。

圖8 鋼制車(chē)門(mén)當(dāng)前輕量化方案匯總

信息來(lái)自安賽樂(lè)米塔爾

中期輕量化方案

基于未來(lái)材料與工藝技術(shù)，安賽樂(lè)米塔爾提出了一種超輕鋼制車(chē)門(mén)方案。

①0．5mm超薄外板

為了應(yīng)對(duì)厚度減薄帶來(lái)的性能下降，安米設(shè)計(jì)的方案是在車(chē)門(mén)外板內(nèi)側(cè)增加4．1mm厚度的補(bǔ)丁板，其中補(bǔ)丁表面為0．2mm厚的玻纖化合物，3．9mm厚為橡膠－環(huán)氧泡棉。

圖9 超薄車(chē)門(mén)外板

信息來(lái)自安賽樂(lè)米塔爾

試驗(yàn)和模擬分析都顯示應(yīng)用補(bǔ)丁板后剛度顯著改進(jìn)，且0．5mm板厚＋4．1mm補(bǔ)丁板組合的剛度優(yōu)于0．67mm板厚。

②0．5mm超薄內(nèi)板

使用0．8mm與0．5mm激光拼焊的內(nèi)板，并進(jìn)一步優(yōu)化工藝排布。

③嘗試采用2000Mpa熱成形

抗拉強(qiáng)度達(dá)到2000Mpa級(jí)以上的鋼種目前還不多見(jiàn)，北汽Lite及愛(ài)馳U5據(jù)稱(chēng)已使用該類(lèi)材料來(lái)制造車(chē)門(mén)防撞梁部件（該原材料并非來(lái)自安米）。

圖10 超高強(qiáng)防撞梁應(yīng)用車(chē)型

通過(guò)采用以上方案，車(chē)門(mén)鈑金可減重6．3kg，減重比率34％。

圖11 安米超輕車(chē)門(mén)中期解決方案

輕量化就是在滿足性能的情況下做到重量最小，當(dāng)然也要兼顧成本。當(dāng)前鋼制車(chē)門(mén)的輕量化方案與鋁制車(chē)門(mén)的成本及減重效果對(duì)比如圖12所示。

圖12 車(chē)門(mén)輕量化方案重量及成本對(duì)比

信息來(lái)自安賽樂(lè)米塔爾

總結(jié)

車(chē)門(mén)門(mén)體約占車(chē)門(mén)系統(tǒng)重量的50％以上，其輕量化效果比其他零件更為顯著。就鋼制車(chē)身而言，最為直接的輕量化手段就是提高強(qiáng)度、減薄料厚。通過(guò)以上的敘述，我們不難看出這些常見(jiàn)的輕量化手段同樣適用于車(chē)門(mén)，另外，通過(guò)優(yōu)化工藝排布等也是車(chē)門(mén)輕量化的方向之一。

在鋁合金外板（尤其是外觀質(zhì)量好的ABS）依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格居高不下的情況下，超輕輕量化鋼制車(chē)門(mén)不失為一種優(yōu)秀的解決方案。

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