车身一体式“安全”门环技术及应用前景解读

放大  缩小 日期:2021-03-16     评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
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核心提示:【汽车材料网】车身是汽车最重要的组成部分,其可有效保护驾乘人员安全,营造安全舒适的驾乘空间。随着中国汽车行业对于汽车碰撞安全和碳排放量的标准不断提高,汽车制造企业纷纷开始寻求更加轻量化……

 【汽车材料网】车身是汽车最重要的组成部分,其可有效保护驾乘人员安全,营造安全舒适的驾乘空间。随着中国汽车行业对于汽车碰撞安全和碳排放量的标准不断提高,汽车制造企业纷纷开始寻求更加轻量化、更加安全、更加环保的白车身解决方案。其中最大的一个创新就是一体式的门环。相比传统焊接工艺,究竟是门是一体成型的耐撞还是焊接的车门更结实呢? 

何为“焊接”式车门?说白了就是将“车门的下半部”与“窗户框子”焊接到一起,这就叫“焊接式车门”,而即使是“焊接”的车门,下半部分依旧是“一体成型”的,只不过“窗户框”是焊接上的。“一体式车门”就比较容易理解了,车门的“下半部分”与“窗户框”是一体“冲压”出来的,见下图。


(1)是一体冲压还是焊接?材料、工艺如何选择 

在一些铁工厂工作过的朋友就会很明白,“冲压技术”是具有局限性的,比如当“原料金属”的“刚性”太强、“厚度”过大的情况下就根本不适合采用“一体式冲压”技术。比方说一些高端车型,比如5系、奔驰E等等,车门都是采用“焊接”技术的,因为材料的质地好,用“一体式冲压”反而无法加工,德系高端车的做法是先一次冲压车门下半部,然后进行焊接窗框、加强筋。使用“一体式冲压”必须要保证钢材具有良好的“延展性”,而“延展性”好,“刚性”就必须要降低,两种属性本身就是对立的。



严格来说目前的金属车身不存在一体成型的,因为车身框架结构复杂,根本没有哪个厂家可以将整块金属板一次冲压成球笼型的车身框架。都是采用钢板冲压出车身的各个组成部分,然后通过焊接将这些部件组成车身,然后安装车身覆盖件和各种配件,组装出一辆完整的汽车。所以说再牛逼的厂家他的车也要焊接。


上图,奔驰的生产线,先是底盘部件,前后纵梁等部件焊接,这一步将底盘焊接牢固。


然后将冲压好的车身侧围构件,车顶构件组装上去再进行焊接。

上图就是冲压成的车体侧围构件,我们开的车都是从一块钢板开始,冲压出平面的构件,然后一步步组装焊接才形成了各种各样的车身造型。而并不是一块钢板砰地一下就冲压成整个立体车身了。不过一些厂家宣传的一体冲压车身有可能是指车身侧面是一次性冲压成型的,如上图那样。而有的车车体侧面并非一次冲压成型,而是有焊接等方式拼接起来的。如上图。但是,这并不一定代表着这样的车身就不坚固。为了车身碰撞能量分解,通过不同部位采用不同强度的钢材来达到设计的安全指标。在严重碰撞事故中通过不同程度的溃缩来尽可能保证乘员受到最小的伤害和冲击。


上图的车辆,蓝色部分钢材强度最高,红色次之,黄色最低。这样可以保证在发生事故时车头黄色部分最先变形,吸收大部分碰撞能量,而红色驾驶舱构件强度大不容易变形,因此可以更好保护乘员,而前轮后方的蓝色高强度钢明显是为了在小面积碰撞时保证驾驶舱完整性的。像丰田Rav4去年被爆出左侧25%偏置碰撞合格而右侧不合格,是否由于左侧这个部位钢材强度更高?

因此任何车身设计都有其科学性,区别就在于不同厂家对于车身强度的要求。工艺技术是一方面,材料更是关键。


总的来说用料一致的情况下车身侧面一体冲压对车辆安全性影响不算很大。因为后期还是要通过车身整体来体现安全性的。

(2)一体成型门环的特点 
  • 一体成型,顾名思义,意思就是直接用,热成型钢直接压铸出来的,这就不用多想了吧?直接热成型钢一体式,压制出来的,肯定更结实一点,因为它的完整性高一体性强,所以在撞击的时候都没有像那种点焊或者拼接的那么脆弱,容易撕裂。

  • 而且一体成型对车厂的硬件设施配套设施要求比较高,要求都是全自动的,是没有人工参与进去的,所以说像这种产品的话质量比较均衡。

  • 基于热成形用钢和激光拼焊技术的一体成形门环,已经应用在北美市场两款车型上,在碰撞管理方面优势明显。采用热成形门环有利于提升安全性能,在发生碰撞事故后更能成功打开驾驶室门。


2014本田讴歌MDX门环碰撞效果

  • 相较基准对比数据,一体成形门环能实现20%的减重幅度。一个零件代替四个零件,只需使用一套冲压模具,只需一次冲压操作即可。安赛乐米塔尔带铝硅涂层热成形用钢Usibor 1500热成形门环减重效果如下表所示



 

(3)一体成型门环的应用 

目前公开使用门环的有2014年本田讴歌MDX、2016年克莱斯勒大捷龙Pacifica、2019道奇Ram1500车型等。

克莱斯勒大捷龙Pacifica热成形门环


据报道,安赛乐米塔尔(ArcelorMittal)与本田为2019款本田AcuraRDX共同设计全球首款内外门环系统,广汽本田2019款AcuraRDX装备了由华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司(VAMA)和华安钢宝利高新汽车板加工有限公司(GONVVAMA)供应的内外双门环系统,相较于上一代车型实现减重19公斤。该款外门环设计取代了传统的多零件点焊设计,该技术还可被用于Pilot和Odyssey两款车型中。

 / 总结 

一辆汽车是否安全与是不是“焊接”或者“一体成型”关系不大,或者说根本没有什么关系,关于“焊接”与“一体成型”谁更安全的比较,完全是一些不懂的车友凭空想象处理的,真正关系到汽车的安全性的重点在于车门的“结构”,比如“B柱的强度”、“车门内部的加强筋”等。

现在的汽车生产商也是综合考量,结合成本问题来制造车辆钣金,包括整体车价的,所以说无论是一体成型的,还是焊接式的,都是相对来说比较安全的,只是相对来说,如果有更好的选择的话,还是去选择一体式成型的。

由中国汽车材料网主办的“2021年(第六届)新能源汽车轻量化技术研讨会暨展示会”将于2021年4月8-9日在苏州举行。会上就车身、底盘、内外饰和三电系统与轻量化及安全性有关的新材料新工艺创新方案等进行深入探讨,分享最新技术进展,交流应用经验,促进产业合作。

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