车身铝合金材料技术 重庆后来居上

  重庆重返“中国汽车第一城”的背后，是新能源汽车产业链上的许多企业，都经历了从落后、追赶，再到赶上、反超的过程。

  铝合金车身的使用，可以大幅度的提高车辆的能效、舒适性和寿命。图为观众在重庆国际博览中心“围观”全铝合金车体框架。（本报资料图片）记者 张锦辉 摄/视觉重庆

  9月6日，位于两江新区的湖南大学重庆研究院内，几件两三米长、表面银灿灿的车架在展厅中一字排开。这是该院和长安汽车共同研发的铝合金车身样品，代表了行业最先进的车身铝合金材料技术。

  “对比车用钢材，铝合金的耐腐的能力强、相同的重量下强度更高，且减振降噪能力好，可以大幅度的提高车辆的能效、舒适性和寿命。”该院整车虚拟开发及轻量化技术研创中心主任李落星介绍，越是高端汽车，铝合金用得越多。

  早在2007年，李落星团队就应长安汽车邀请来到重庆，开始攻关车身用高性能铝合金材料。

  “当时所有国产车的车身都是钢材的，而奥迪等品牌已经有了全铝车身。”李落星回忆，“当然我们也没想‘一口气吃个胖子’，只是打算先把铝合金的车身零部件搞出来。”

  “汽车保险杠是一个重要的安全结构件，同时又能够最终靠螺栓安装在车上，替换钢制件很方便。”李落星介绍，第一道难题就是，采用什么样的铝合金材料？

  基于添加物、冶炼和成型工艺等方面的差异，材料配方不同的铝合金会呈现不同的性能。

  为了找到最佳的材料，李落星团队在一两年时间里，对各个铝合金牌号以及热处理工艺进行深入研究，在试验上百次过后，终于找到了最适合的材料配方，并在重庆本地找到了能够按照配方生产的供应商。

  随后更困难的一关来了：铝合金的密度始终要比钢材低，如何让它达到钢保险杠的强度？

  “只能在结构上想办法。”李落星举例说，同样的一本书，摊开是没什么刚度的，但卷成筒形就完全不一样了。

  铝合金保险杠应该是怎样的结构？圆、方、多边形、各种异形、不等壁厚……李落星团队和长安进行了无数次的试制和测试。为得到更复杂的结构，他们还花大力气攻克铝合金挤压成型工艺，终于找到了强度不低于钢材的最佳结构。

  2012年3月，搭载铝合金保险杠的长安全新轿车逸动正式上市，填补了国产铝合金车身零部件的空白。

  依托该项目研究成果，湖南大学重庆研究院又陆续开发了车门槛梁、前纵梁、电池箱体等车身铝合金零部件，并采取技术合作和转让等形式，建立了十余条车用型材、零部件和整车生产线，车身铝合金产品在晟通、长安、吉利、中车等多家乘用车、自主品牌厢式物流车、轨道车辆上大批量应用，极大推进了国内车身铝合金产业发展。

  2016年，李落星团队和长安的研发又进了一大步：成功开发出国内首款A0级车型的全铝合金车身，打破了国际大品牌在该领域的垄断。

  但与此同时，车用轻量化高强度钢材技术接连取得突破。这给铝合金车身应用前景蒙上了一层阴影。

  看着有些忧心忡忡的团队伙伴，李落星却十分从容：“不同技术路线本来就会相互挑战，甚至会互相融合，我们只需要努力凸显自己的优势。”

  李落星的判断十分准确——2017年前后，钢铝混合车身开始成为海内外众多车企的重点前沿研究方向。

  这一次，李落星和团队决定，不再做国际“汽车大佬”的追赶者，而要实现“并跑”。

  说来也巧，当时正向新能源智能网联汽车转型的长安，准备搞一件大事——和华为、宁德时代合作造车。

  华为和宁德时代都是各自行业里的龙头，长安必须展现足够的造车实力，否则就没办法打动对方。

  于是，长安决定拿出一款先进的钢铝混合车身样品展示给华为和宁德时代。而这正好与湖南大学重庆研究院不谋而合。

  李落星介绍，钢铝混合车身研发的最大难点之一是，不一样的材料间如何连接组合。这是因为两种不一样的材料之间的连接组合是没办法用传统焊接的，而需要用流钻螺钉、压力链接、铆接或者胶接等方式，且不同位置用到的连接技术也不同。

  此外，钢铝混合车身在结构上也与传统车身不同，有必要进行全新设计。相关工作还包括装备尺寸的配合、车身各个参数的验证等。这是一个极其庞大的系统工程。

  李落星团队几十号人全部入驻长安汽车全球研发中心，还在研发中心对面建设了柔性试制生产线。从虚拟设计到样车试制、测试再到整改、重新试制……花了足足两年时间，终于拿出了合格的样车车身。

  华为与宁德时代对样车十分满意，与长安开展合作造车。阿维塔11和阿维塔12凭借先进的钢铝混合车身等技术，在国内外收获广泛关注和好评，并双双斩获设计界“奥斯卡”——德国“红点最佳产品设计奖”。

  他介绍，目前团队正在进行3D打印铝合金车身项目的研发，最近已经初步实现了大型车用铝合金结构件的样件打印。

  “3D打印的优势是不需要开模具，柔性度大，缺点在于目前的效率低一点，适合小批量制造。”李落星说，未来一些国内高端品牌车型定制化属性比较强，单车型年销量也不大，很难去建大型的自动化生产线D打印。

  此外，针对海外市场的车型，比如右舵车型，在销量不大的情况下，也适合采用3D打印。

  在国内已经实现全球领先的大型铝合金压铸车体方面，李落星团队也有新的研发布局。

  实际上，李落星团队从2006年开始，就率先进行了有关技术研发，但由于装备和市场的限制，并没有立刻在企业落地形成产能。如今，该团队正针对新兴的压铸材料、工艺、装备、模具以及配套检测等进行针对性研发，以期进一步推进国内的产业发展。

  湖南大学重庆研究院副院长刘琦介绍，该院依托李落星团队，已建成了集研发、试制及测试于一体的轻量化技术平台。

  此外，该院还建设了新能源动力系统能效与安全联合创新中心、车网智能融合技术研创中心等，自主研发的动力系统性能仿真软件成功打破了国外垄断，并在国内多个行业进行了产业化应用。

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