7月12日-13日，“2018中國汽車輕量化產(chǎn)業(yè)高峰論壇”在上海隆重舉行，論壇以“新技術(shù)、新材料、新工藝“為主題，旨在降低汽車自身重量同時提高輸出功率、降低噪聲、提升操控性和安全性，并對汽車輕量化政策趨勢發(fā)展、整車輕量化平臺化設(shè)計方案、關(guān)鍵零部件輕量化技術(shù)開發(fā)及汽車輕量化多材料應(yīng)用及成本控制分析等問題展開探討。

愛馳汽車整車材料孫黎博士

愛馳汽車整車材料孫黎博士分享了“愛馳汽車輕量化技術(shù)的開發(fā)與探索”，以下是演講實錄（有部分刪減）：

今天非常高興有機(jī)會主辦方給我這樣一個機(jī)會向大家介紹一下愛馳汽車，我知道很多在座的朋友可能對我們愛馳汽車不是特別的熟悉，所以我先用一點時間介紹一下我們公司，再談一下整個輕量化技術(shù)，大家今天談的挺多，包括我在這想強(qiáng)調(diào)一個稱之為輕量化核心能力的建設(shè)，最后舉出一些愛馳汽車目前輕量化工作的一些實例。

這個是我們愛馳汽車的LOGO，中間的這個，可以認(rèn)為是AI或者認(rèn)為像一個賽車的旗幟或者一個車的俯視圖，或者像一個X形狀，包括基因，電子云各種各樣的解釋，這是愛馳的LOGO，我們的愿景是讓出行更美好，戰(zhàn)略也是順應(yīng)現(xiàn)在整個的智能制造的浪潮，以AI科技為技術(shù)，促進(jìn)整個進(jìn)化。我不愿意說我們是互聯(lián)網(wǎng)造車，我們不這樣說自己，愛馳從我們的領(lǐng)導(dǎo)到底下工程師，應(yīng)該是99%以上都是從傳統(tǒng)汽車廠出來的，另一個我們也不說是顛覆者，我們沒有準(zhǔn)備顛覆這個行業(yè)，這個行業(yè)我們是非常的敬重的，我們是愿意做一個行業(yè)的進(jìn)化者，看看我們這些人出來到底能做一點什么事。

我們目前有三大平臺，第一個是我們的MAS平臺，第一款車等一會兒我會介紹叫U5 iON，第二臺車是德國分公司的一臺超跑，這是燃料電池概念的跑車，第三款是款小車，可能針對的B端市場。

這個就是U5 iON的SUV，價格現(xiàn)在沒有定，這個是內(nèi)飾，最終的情況可能跟這個不太一樣，最終SOP在明年的9月。這是RG，德國分公司奧迪四驅(qū)，續(xù)航超過1200公里，這個不是鋰電的概念，鋰電肯定做不到的這是一個燃料電池車，而且是超級加速，百公里加速小于2.5秒，性能是非常好的一款跑車。我們現(xiàn)在的公司位置在上海的楊浦，在長陽創(chuàng)谷有我們的辦公樓，現(xiàn)在有將近900個同事在那工作，在上海嘉定我們有一個試制中心，第一輛車在明年9月SOP，大家在緊鑼密鼓的進(jìn)行試制，我們有100輛試制車在嘉定試制。在江西上饒是我們的工廠，在這個工廠規(guī)劃年產(chǎn)大約30萬臺，這是全新的工廠，是我們自己做的全新工廠，分兩期。這個是智能制造，工廠現(xiàn)在的狀態(tài)是整個基建已經(jīng)完成了，機(jī)器正在進(jìn)廠中，今年年底可以試造，也是為明年9月的SOP打下一個基礎(chǔ)。

剛才是對我們公司的一個介紹，現(xiàn)在我們回到了這個話題還是輕量化的主話題，大家都知道續(xù)航歷程確實是大眾對購買電動車最大的顧慮之一，我們知道在電池技術(shù)沒有革命性突破的情況下，汽車輕量化是提高續(xù)航歷程最經(jīng)濟(jì)有效的方法，如果以后電池技術(shù)有了突破，比如說續(xù)航歷程不再是一個問題的話，輕量化該怎么走，我個人覺得可能更多的是降本，新的技術(shù)，新的技術(shù)帶來的優(yōu)勢不僅僅是減重，一定會帶來一些其他的優(yōu)勢，包括現(xiàn)在我們提輕量化，我自己工作的一個經(jīng)驗，如果說只是為了輕量化而輕量化，它的優(yōu)勢一定比如果說你做一個新的技術(shù)，或者一個新的材料的替換，有除了輕量化以外的優(yōu)勢，諸多的優(yōu)勢集中在一起，顯然這個技術(shù)是更好的。如果減重10%的話，有這么多好處，今天很多朋友都提到了就不多講了。

從國家的層面上，包括中國制造2025包括節(jié)能新能源，十三五的規(guī)劃，其實很多的規(guī)劃國家都在推，從發(fā)展輕量化的技術(shù)當(dāng)然是節(jié)能減排的要求這個沒問題，其實也是我們產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)調(diào)整的需求，通過輕量化這么一個窗口，提升汽車產(chǎn)品的競爭力，實現(xiàn)從低端產(chǎn)業(yè)化到高端產(chǎn)業(yè)化的升級，這是把輕量化提高到國家戰(zhàn)略的層次。剛才有朋友說現(xiàn)在很多電動車公司很多，不知道一共多少。2017年統(tǒng)計，中國電動車企業(yè)300多家，很多是大家沒有聽過名字的，想法可能不太一樣，做法也不一樣。大家說需要一個準(zhǔn)入證，比如說了解的朋友可能知道，工信部的27號文，現(xiàn)在有567號文，分四大部分對新能源汽車的準(zhǔn)入進(jìn)行了規(guī)定，其中把輕量化作為一個單獨的部分提出來，把輕量化放在非常重要的位置上。

大家已經(jīng)提到很多了，輕量化的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，材料優(yōu)化和先進(jìn)制造工藝，第一個結(jié)構(gòu)優(yōu)化這個可能更多的是跟結(jié)構(gòu)拓?fù)?、靈敏度分析、參數(shù)設(shè)計。后兩個材料優(yōu)化和先進(jìn)制造工藝是息息相關(guān)的，你有了高強(qiáng)度的鋼，鋁合金材料怎么用到車上，一定是通過先進(jìn)的制造工藝包括成形、輥壓、激光拼焊，包括異種材料的連接。只有把這些問題都解決了我們的材料才可能用到車上。這兩個是分不開的。

下面我想談到一個話題，輕量化一個核心能力的建設(shè)，剛才我們說了輕量化材料有很多種，工藝有很多種，涉及到材料與工藝的內(nèi)容非常多對于主機(jī)廠來講，哪些工作，哪些東西是我們一定要掌握的，哪些東西可能不一定非要掌握，我們的供應(yīng)商向我們提供這些工藝，我們稍微懂一點就可以了，這個之間還是有點區(qū)別。比如說我們現(xiàn)在講先進(jìn)高強(qiáng)鋼和熱成形鋼，分第一代，第二代包括第三代高強(qiáng)鋼，談到高強(qiáng)鋼的時候，肯定是目前最經(jīng)濟(jì)有效的材料，鋼比較便宜，鋼有相變，從技術(shù)發(fā)展的角度講最傳統(tǒng)的鋼其實是發(fā)展最快的，變化更多的，或者花樣更多的，玩法更多的材料。新鋼種的出現(xiàn)是層出不窮的，一直有新的東西出來。剛才有朋友談到QP鋼包括中錳鋼，包括QP的概念，寶鋼的QP鋼現(xiàn)在很多其他廠家也在做了，基本上1000兆帕20%的延伸率沒有問題，已經(jīng)用到了很多車廠，包括通用的車上，這個也是我之前在通用做的工作。包括中錳鋼，我之前也做過一些研究，強(qiáng)度可以達(dá)到1200甚至更高，延伸率達(dá)到30%，中錳的可研究的東西太多了，比如應(yīng)力平臺很長，有10%的平的一段，后面可能還有應(yīng)力平臺。這個機(jī)制還是需要科學(xué)界不斷探討。但是這種鋼到底應(yīng)該怎么用，更重要的是焊接應(yīng)該怎么解決，這個是阻礙新材料應(yīng)用的很重要的一點。

高強(qiáng)鋼這個方向主機(jī)廠應(yīng)該做哪些工作，解決哪些最重要的問題，第一個是成形和回彈，對一個冷成形的鋼來說回彈是很麻煩的。我們先模擬調(diào)一次發(fā)現(xiàn)不行再調(diào)一次，目前各大主機(jī)廠用的都還是比較傳統(tǒng)的辦法。實際上我們高強(qiáng)鋼回彈確實是很難的事，隨著鋼的強(qiáng)度越來越高，模型能不能預(yù)測準(zhǔn)這是一個問題，后來我們發(fā)現(xiàn)還有一個問題我們不能忽略就是材料的穩(wěn)定性，材料的強(qiáng)度可能只會給你一個范圍，在這個范圍內(nèi)波動都算它的合格材料，它的一點波動會對你回彈有極其大的影響，我們在做工作的時候?qū)σ粋€材料模型好不好用，這個可能就是說有鋼廠實際經(jīng)驗和汽車廠實際經(jīng)驗的同仁跟高校老師有點區(qū)別，很多高校的工作是做了一組工況，我們發(fā)現(xiàn)這個模型會更好一點，我們覺得這個就不錯。實際上我們遇到了很多情況你在這個零件上是這樣，下一個零件上可能就不是這樣了。你可能有100零件，有50個好，50個不好，我以前的工作是做了很復(fù)雜的模型，給產(chǎn)品這邊，產(chǎn)品說我發(fā)現(xiàn)有一半不好。不是說做工程或者做產(chǎn)品的人太保守不愿意用新東西，他們有自己的顧慮我們要考慮到。

第二個是高強(qiáng)鋼焊接中的液態(tài)金屬脆，我們剛才講高強(qiáng)鋼包括中錳鋼，最主要的問題是焊接問題沒有解決，焊接問題沒解決之前你研究那么多細(xì)致的工作是高校老師的工作，對車廠來說研究那么細(xì)致用不上，核心是我們能不能解決焊接的問題。還有輥壓成型剛才已經(jīng)做了非常精彩的報告，包括差厚板、液壓漲形、熱汽漲式。還有熱成形鋼韌性這個在后面說，韌性非常重要，涉及到材料在破壞中吸入多少能量，在短短的變形過程當(dāng)中能吸收多少能量，而且吸收能量的過程中材料不要破壞，這個性能肯定是最重要的，能量是守恒的，能量如果不被塑性變形吸收，就有可能被乘客吸收。最后是車身重點結(jié)構(gòu)件總成評價方法，當(dāng)我們設(shè)計一個零件的時候，最好的辦法一定是把它裝到車上做一個碰撞，實際上大家沒有這個條件，CAE是大家廣泛的使用的辦法，大家都用CAE，但是不敢百分之百相信CAE。我們能不能找到一種介于CAE碰撞和整車碰撞之間的辦法，我們設(shè)計一個總成，我們用一個小型的碰撞，這個實驗不貴，我們可以出一個實驗來，拿這個和整車碰撞做一個比較。如何模擬一個零件的碰撞和一個整車的工況是不一樣的，邊界條件是不一樣的，這個關(guān)系怎么設(shè)，這個工作也是整車廠應(yīng)該考慮的，這是一個非常有意義的工作。

對于鋁合金來說大家談到比較多了，全鋁車身，這似乎是一個趨勢，大家覺得好像全鋁車身比鋼的車身顯得更加的高級。我個人不這么看，因為全鋁車身奧迪A8做全鋁的時候更多從技術(shù)上的極致考慮，我能不能把這個東西做到極致。后來發(fā)現(xiàn)可以，后來又往回退，退回到鋼鋁混合，對的材料用對的地方。我們說鋁這一塊有什么工作可做，非熱處理真空壓鑄鋁合金，我們今天GF的總監(jiān)也談到這個問題，現(xiàn)在大家為什么要熱處理真空壓鑄件，為了SPR，為了連接，焊接焊不上要用自沖鉚。我們不經(jīng)過熱處理達(dá)不到10%的延伸率就不能SPR。現(xiàn)在我們要經(jīng)過T7態(tài)熱處理，這是過時效，為了達(dá)到10%的延伸率犧牲了強(qiáng)度。熱處理后尺寸精度的控制會有問題，如果我們采用非熱處理真空壓鑄鋁合金這個是最好的，有一些材料已經(jīng)被開發(fā)出來，比如說德國萊茵鋁業(yè)，上海交大很多老師已經(jīng)開發(fā)出這個東西來，但是屬于初級階段，好不好用有沒有問題還是需要時間來驗證。

還有鋁合金與異種材料的連接，鋁合金和鋼焊接這個肯定是永久性的話題，非常有難度，現(xiàn)在焊不上就用冷連接，冷連接也不容易，也會遇到各式各樣的問題，包括鋁合金的性能評價和CAE，我說的更多的是鑄鋁這一塊，不同厚度的鑄鋁性能是不一樣的，包括斷裂的行為應(yīng)該用什么樣的準(zhǔn)則都值得考慮，還有7系鋁合金，7系鋁合金擠出件用的比較多，7003我們也用了，包括很多友商也開始用。 7系鋁合金板材的溫?zé)岢尚?，福特做了很多的工作，有一些友商也開始做，但是用的還是比較少，這個其實也是一個問題，能不能用得上，這些花費值不值得，有沒有一些問題。

對于鎂合金7、8年前是一個非?；鸨脑掝}，包括鎂合金板，鎂合金壓鑄，鎂合金輪轂尤其鎂合金板很多人在做很多工作，這幾年似乎冷下來，還是遇到各式各樣的問題，還是沒有解決，鎂合金零件有些問題我們作為主機(jī)廠要看著這個時代看怎么發(fā)展，尤其我們這么年輕的主機(jī)廠，有些東西我們要掌握，鎂合金零件設(shè)計能力，工程師應(yīng)該會設(shè)計這個東西，鎂合金為什么輕，因為它在元素周期表靠前的位置，同樣的原因，就活潑，容易腐蝕，鎂合金腐蝕率的控制很值得大家注意。還有一個是失效的分析和性能的評價，這個例子是鎂合金壓鑄的門內(nèi)板，是其他的汽車公司準(zhǔn)備應(yīng)用的一個概念，但是價格肯定還是貴的，減重效果也挺明顯，鎂合金壓鑄的內(nèi)板。

對復(fù)合材料這一塊我們現(xiàn)在講的比較多的比如塑料尾門肯定有尺寸精度的問題，包括大的塑料尾門現(xiàn)在能做的不太多，塑料尾門減重其實沒有那么多，價格也不便宜，要不要上塑料尾門值得思考。塑料尾門有一個好處是可以整個供件，現(xiàn)場很多東西可以不用做了。這個看不同OEM的想法。包括鋼和碳纖維的混合使用，寶馬7系已經(jīng)用上了，B柱里面一個補(bǔ)丁板。我們作為OEM復(fù)合材料所有的工藝都搞的特別清楚這很重要，對于很多工程師來說我們要有一個零件設(shè)計能力，第二要有CAE的性能評價，對性能評價這一塊其實很多工作做的還是很不夠，比如說CAE的工程師把碳纖看成是異性的材料還是同性的材料，要不要把不同鋪層的細(xì)節(jié)考慮到CAE的里面，碰撞的時候是什么樣的準(zhǔn)則，很多車廠不論是CAE工程師還是產(chǎn)品工程師都不了解。這是OEM對整個能力的提升很重要的一部分。

剛才講輕量化不是單一材料的替換，我們認(rèn)為混合車身肯定是未來方向，雖然不同的材料現(xiàn)在處于的周期不一樣，傳統(tǒng)鋼材可能在衰退的期間，衰退不代表不再做了，只是說它的研發(fā)的這一塊可能比較少了，更多是應(yīng)用，或者說大家降成本，或者把成本做的比較低，利潤空間比較小了，比如說像以塑代鋼，鎂合金、鋁合金、高強(qiáng)鋼處于生長的不同時期，不是說全鋁比做全鋼的牛，全碳纖維就比全鋁的牛，不是這樣的故事，合適的材料用在合適的地方，大家都在這么說，我們需要找到一個平衡點。這兩個例子很多朋友舉了，奧迪A8，寶馬I3的例子，他們的想法是我把我的工程技術(shù)通過項目推到極致。然后我再回來做一個平衡點，我覺得這個思路挺好，我是可以做的，但我可以選擇做與不做，但你從來沒做過，你沒有上這個項目，你就永遠(yuǎn)不知道是不是可以做一個全鋁或者全碳的車。

這個介紹一下我們叫MAS861，我們這款車是明年9月SOP，今天講的東西不是很多，我們這款車基本的思路是下鋁上鋼，我們下車身都是鋁的，包括5、6系的鋁板，6系和7系的擠出，包括我們說的鋁的高壓鑄造的件，上車身用了很多的高強(qiáng)鋼和熱成形鋼。白車身鋁的比例大概在40%左右。

這個也是我們五環(huán)的結(jié)構(gòu)，達(dá)到一個很高的車身剛度，連接工藝剛剛說了，鋁和鋼連接起來是挺困難的，我們用了SPR，包括FDS。后面我們介紹一下熱成形鋼，熱成形鋼用了20個左右零件。介紹熱成形鋼之前，我說一個題外話，我本來放了一頁關(guān)于輕量化系數(shù)的東西，后來刪掉了。大家特別愿意聽這個，我做到多少了，你做到多少，大家比一比，我覺得尤其在新能源車這一塊，我覺得這個問題我愿意在這一塊跟大家探討一下。輕量化系數(shù)是挺好，首先不同車型不同的尺寸比的話沒有意義。輕量化是寶馬提出來的，大家看每年的歐洲車身會議都會出一個會刊，2017年的會議說的很清楚，傳統(tǒng)燃油車怎么算，投影面積、白車身質(zhì)量這都沒太多說的，很多車廠的差異在于扭轉(zhuǎn)剛度怎么做。作為一個傳統(tǒng)燃油車包括白車身、前擋風(fēng)、前副車駕算一個扭轉(zhuǎn)剛度，基本上都是CAE模擬的。在新能源車上這一塊比較復(fù)雜，到底要不要算電池盒，要把電池盒算上去你的扭轉(zhuǎn)剛度非常高，但是你要不算的話其實剛度并不太高。友商在計算的扭轉(zhuǎn)剛度的時候，把電池盒算進(jìn)去了，它的扭轉(zhuǎn)剛度非常高，算出來的輕量化系數(shù)極其低，低到讓你覺得輕量化水平非常高。我不是說這么做不好，我是說如果大家都按照這個思路往下走的話，有點玩文字游戲，會真正的忽略輕量化的事，既然我已經(jīng)把輕量化系數(shù)做到如此之低了，我們是不是還有必要做輕量化，我的輕量化達(dá)到什么樣的水平，只是算法的問題。這個話題留給大家探討，因為有的朋友這么算以后，給所有新能源汽車做輕量化的一個難題，你到底算還是不算，你要是不算人家那么低你那么高，差距那么大。很多朋友不了解，人家是2.0你是2.5你就不如人家，差太多了，不一定，還是看怎么算。

最后分享一下關(guān)于熱成形鋼的工作，熱成形大家很了解了，我們講冷成形和熱成形，我們發(fā)現(xiàn)冷成形隨著強(qiáng)度不斷升高，確實回彈的事越來越不好做，熱成形天然的回彈特別小?，F(xiàn)在市場上有980級別的冷成形鋼， 1200級別的冷成形鋼，日本企業(yè)就愿意用1200級別的冷成形。目前鞍鋼、寶鋼已經(jīng)開發(fā)出1400-1500兆帕的冷成形的材料。和熱成形相比成本可以省，但是熱成形的成本現(xiàn)在下降也挺快，這個之間怎么做平衡，怎么選擇，這個在不同主機(jī)廠有不同的想法。實際上熱成形的增長非?？欤@10年來甚至這5、6年來從熱成形的技術(shù)本來掌握在德國企業(yè)手里，到現(xiàn)在熱成形能做的廠家遍地開花，沒有用多長時間，這個技術(shù)非常真的吸引人。

工藝我們就不講了，傳統(tǒng)材料22MnB5，面對冷沖壓的競爭，熱成形鋼這一塊進(jìn)步到底應(yīng)該是什么樣呢？我們說更高的強(qiáng)度，你做的更高的強(qiáng)度才能做輕量化，還有一個叫更高的韌性，零件在碰撞中不容易開裂。我們舉一個例子，某日資品牌準(zhǔn)備用更高強(qiáng)度的熱成形鋼，他們裝車撞了以后還不如1500的好，它也有很好的延伸率，也有很高的強(qiáng)度，但是沒有效果。對1500兆帕以上的熱成形鋼有一個斷裂韌性控制的問題。看著是在破壞的過程中吸收的能量吸收了多少，你單向拉伸的延伸率的指標(biāo)代替不了側(cè)碰的時候吸收多少能量才破壞，這兩點是不一樣的。這個是三點彎的實驗，不同的材料的吸能的曲線，22MnB5用的材料，還有是2GPa新開發(fā)的材料。VD238-100也是一個測量斷裂韌性的方法。但是VDA方法跟脫碳層有關(guān)，三點彎的實驗看位移曲線，這個實驗還是比較靠譜的，我建議大家有感興趣或者有精力的把這些市面上大家說能做2000兆帕的都拿過來，自己做一下，通用之前做過類似的工作，只是通用自己做，很多朋友覺得不一定可靠，大家拿出來自己做一遍，1800和1800還是不一樣的，雖然都是6%的延伸率還是不一樣的。這個材料回火后屈服強(qiáng)度1500，抗拉強(qiáng)度1900?；鼗鹎把由炻士梢赃_(dá)到6-7%左右，這個很重要，回火前的延伸率很高的話，比如說在焊接的時候你需要在電泳前對它進(jìn)行操作的時候，它不容易被破壞，回火前和回火后的強(qiáng)度和延伸率都很重要，今天給大家分享到這，謝謝大家。

大家有沒有什么問題？

趙巖：你的回火工藝是什么？

主持人：回火是因為汽車工藝有這個需求，汽車要過電泳。 170度20分鐘，過了170度20分鐘，你去測量VDA238/100。到底是在回火前做的還是回火后做斷裂韌性測試，我們建議還是在回火后做，這個零件的性能，性能是碰撞時候的性能，就應(yīng)該是回火后的性能，回火前和回火性的性能還是有區(qū)別的，尤其是熱成形鋼還是有區(qū)別的，回火后的延伸率會好一點。

趙巖：回火前和回火后的屈服差多少？

主持人：回火后的屈服比回火前的屈服高100MPa，回火后的屈服比較穩(wěn)定，這個值更加穩(wěn)定。剛才我說了回火的問題包括B柱里加碳纖維，如果說你有鋼的方案一定要經(jīng)過電泳，你的碳纖維樹脂能不能過170度20分鐘，就算能過碳纖維的性能也會下降，這都是要考慮的問題。謝謝。

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