高强度钢在国内外车身轻量化项目的应用

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广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院

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高强度钢成形技术包括冷冲压成形、热冲压成形、辊压成形、液压成形、变厚板成形技术，本文主要介绍变厚板成形技术的工艺原理、技术特点和发展动态以及高强度钢在国内外车身轻量化项目及欧洲车身会议上的应用。

1. 变厚板可分为轧制差厚板、激光拼焊板、补丁板

轧制差厚板是通过实时调整轧机的轧辊缝隙，而生产出的一种 厚度连续变化的变截面钢板。轧制差厚板没有焊缝和焊点，厚度变化均匀，表面质量好，厚度变化区的连接强度高。轧制差厚板适用于需要局部加强、厚度减薄和提高材料等级的零件，可以使零件的重量显著降低。

五段式和三段式方案均能满足仪表板管梁性能要求，五段式方案轻量化效果最优，减重幅度达13.18%，三段式方案便于轧制及过程控制，减重幅度为8.1%。

轧制差厚板工艺原理

五段式和三段式差厚仪表板管梁

激光拼焊板是将不同表面处理、不同钢种、不同厚度的钢板采用激光焊接技术组合成毛坯件。最初用于提供超大尺寸坯料，解决市场现有钢板尺寸不足的问题。激光拼焊板 可以具有不同的厚度、材质、表面涂层，可以减少零件的数量、减轻零件的质量、降低生产成本，提高材料利用率，增加结构的整体性和尺寸精度。

激光拼焊板生产的一体式热冲压门环

补丁板一般采用点焊将两种不同形状尺寸的钢板进行焊 接再进行热冲压成形。补丁板热冲压成形技术可以在提升 车身性能的同时，降低重量和制造成本，是实现车身轻量化的一项先进技术。

采用补丁板热冲压成形技术生产的某车型前纵梁后段

2. 高强度钢在车身轻量化上的应用

（1）国际钢铁协会轻量化车身项目

为了推进高强度钢在汽车上的应用，国际钢铁协会组织开展了多个项目，包括超轻钢制车（ULSAB）、先进概念 车超轻钢制车身计划（ULSAB-AVC）、未来钢制汽车（FSV） 等。ULSAB 项目主要目标是减小车身质量、提高结构强度、提高安全性、简化制造工艺及降低生产成本。ULSAB 车身重量203kg，与对标车相比减重 25%，高强度钢应用比例91%。冷冲压成形应用比例42.8%，激光拼焊板应用比例44.9%，液压成形比例9.3%。ULSAB-AVC通过车辆的整体设计来实现车身的轻量化，高强度钢的应用比例达到97%。

在成形技术方面，有 30%以上的零件采用激光拼焊板，20%以上的零件采用液压成形技术。FSV 项目表明先进高强度钢能够达到碰撞安全五星评价的要求，并降低车辆在整个使用周期内的总排放量，在不增加成本的条件下实现轻量化。

其中 FSV BEV 在车身结构方面大量采用高强度钢，高强度钢应用比例达到 97.4%，与对 标车相比减重 25%。FSV 项目采用了热冲压成形、液压成形、 辊压成形、激光拼焊板、变截面轧制差厚板等先进成形技术， 应用比例 59%。

（2）安赛乐米塔尔S-in motion项目 

S-in motion是通过先进高强度钢轻量化解决方案，实现 保持甚至提高碰撞安全性的高性价比的减重，进而推广安赛 乐米塔尔高强度钢在汽车上的应用。S是Steel、Saving weight、Saving cost、Sustainability、Safety、Service、Strength、 Solution 的英文首字母，意为钢铁材料为汽车用户提供安全、 轻量化、低成本、满足可持续发展的全面解决方案。

安赛 乐米塔尔在汽车板方面的优势在于激光拼焊板，S-in motion项目提供了激光拼焊前纵梁、激光拼焊上纵梁、激光拼焊一 体式热冲压门环的车身轻量化解决方案，车身材料采用DP780、DP980、DP1180、CP800、CP1000、Usibor1500 等 高强度钢。

以北美市场典型中高级轿车为例，对标车型高强 度钢应用比例为 68%，通过 S-in motion 解决方案，高强度钢的应用比例达到 74%，可以实现 100kg 的车身减重，减重比例达到 28%。

S-in motion轿车解决方案

（3）蒂森克虏伯InCAR项目

InCAR 项目是蒂森克虏伯的菜单式轻量化解决方案，对 车身、悬架、动力总成 3 大系统的 16 个主要部件进行了轻量 化设计，针对每一个部件，给出了1种以上解决方案，每一 种解决方案都标明了对标车的用材和重量，InCAR 解决方案的用材、重量、成本和排放情况，用户可以根据应用目的、生产和工艺条件选择不同的解决方案。

InCAR B柱解决方案与对标车对比 

对标车采用厚度 2.2mm 和 2.0mm的DP-W600钢。InCAR给出了6种不同的B柱方案， 每一种方案针对不同的用材，减重、降本和减排效果也不相同，用户可根据自身情况选择使用。

（4）浦项PBC-EV项目

PBC-EV 是浦项电动汽车概念车身项目，通过采用先进 高强度钢、优化工程设计和先进成形技术实现轻量化目标。PBC-EV白车身中高强度钢应用比例65%，车身重量从 296kg 减轻到 218kg，减重比例26.4%。PBC-EV采用了热冲压成形、变截面柔性辊压成形、液压成形、激光拼焊等先进成形技术，在实现轻量化的同时提高了安全性。

PBC-EV白车身材料分布情况

（5）宝钢超轻白车身项目 

宝钢超轻白车身（Baosteel Car Body，BCB），是宝钢按照汽车设计流程和规则，整合新材料、新工艺和新结构优化 技术而完成的白车身。BCB白车身重量284kg， 轻量化系数2.7。车身材料全面采用宝钢第一、第二、第三代先进高强度钢，包括最新开发的MS1500、B1800HS、 TWIP950、QP1180等新材料，高强度钢应用比例77%。采用热冲压成形、液压成形、辊压成形、轧制变厚板和激光拼焊板等先进成形技术。

宝钢超轻白车身

（6）欧洲车身会议高强度钢应用

欧洲车身会议（EuroCarBody，ECB），是车身轻量化领域的顶级峰会，展示了白车身最新设计理念和轻量化技术应 用成果，代表着全球汽车车身发展趋势。

ECB 车身钢材应用变化曲线（2009-2018）

统计近十年（2009- 2018）ECB 车身材料应用情况，钢材应用比例 76.1%，铝合金应用比例 19.6%，其余材料应用比例 4.3%，可以看出钢材是车身轻量化的主要材料。

对钢材应用情况进一步分析，2009-2018 年 ECB 车身钢材应用变化显示，软钢及普通高强度钢应用比例呈现波动下降趋势，先进高强度钢的应用比例呈现波动上升趋势，说明高强度钢尤其是先进高强度钢在车身轻量化应用方面具有很大的发展潜力。

（本文完）

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