我國商用車占汽車保有量僅為約20%，但商用車的總體燃料消耗量卻占汽車燃油消耗量的近五成，因此，商用車輕量化和節(jié)能技術(shù)日益受到行業(yè)的重視。“我國商用車的輕量化水平和輕量化材料應(yīng)用狀況如何？與乘用車輕量化存在哪些差異？帶著就這些行業(yè)關(guān)心的問題，近日，中國汽車材料網(wǎng)對中國汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家、汽車工程學(xué)會汽車材料分會主任委員、東風(fēng)商用車技術(shù)中心工藝研究所所長康明博士進(jìn)行了專訪，就目前商用車輕量化技術(shù)與材料應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等熱點問題進(jìn)行了深入的探討，以下是對康明博士的采訪實錄：
中國汽車材料網(wǎng)：康博士，首先感謝您能接受我們的采訪。您多年來一直從事車用材料的研究與應(yīng)用，請您簡要介紹一下國內(nèi)商用車的用材總體情況、在商用車上應(yīng)用的主要材料占比情況，以及與國外的差異。
康博士：隨著新材料、新工藝以及新技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)商用車的技術(shù)水平得到了長足發(fā)展，商用車的用材水平也得到了顯著的提升。先進(jìn)高強鋼、鋁合金、鎂合金、非金屬復(fù)合材料等等在國產(chǎn)商用車上已經(jīng)屢見不鮮，促進(jìn)了商用車的輕量化以及安全性、可靠性，但是我國目前商用車先進(jìn)材料的應(yīng)用比例和應(yīng)用的成熟度相對國外先進(jìn)水平還是比較低的。
就貨車而言，其鋼鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：80%～84%；鋁合金為：3.5%～4.5%；非金屬為：3.5%～4.5%；橡膠為：7%～8%；其他：1.5%～2.5%。與國際先進(jìn)水平相比主要反映在我們的鋼鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較高，而鋁合金及非金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低。
就客車而言，其鋼鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：70%～80%；鋁合金為：1.5%～2.5%；非金屬為：8%～10%；橡膠為：3%～6%；玻璃為：2%～3%，其他：2%～3%。同樣,與國際先進(jìn)水平相比主要反映在我們鋼鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對高，而鋁合金及非金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對低。
AM：無論是商用車還是乘用車，輕量化技術(shù)都有很大的需求，就輕量化技術(shù)路徑而言，商用車與乘用車存在哪些異同？
康博士：商用車屬生產(chǎn)資料，乘用車屬消費資料。商用車的工作環(huán)境，保養(yǎng)維護(hù)狀況要遠(yuǎn)比乘用車惡劣。因此,出于耐久性和可靠性考慮，商用車的用材就會相對收斂和保守一些。輕量化工作不僅是乘用車的發(fā)展方向，同樣也是商用車的重要發(fā)展方向，是世界范圍內(nèi)汽車發(fā)展的潮流。有資料表明：汽車質(zhì)量下降10%，可降低燃油消耗6%左右，降低排放4%左右。就輕量化技術(shù)路徑而言兩者是相同的，即：模塊化設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及零件整合、新材料新工藝。其中，新材料、新工藝的應(yīng)用在汽車輕量化技術(shù)路線中扮演著重要角色，是汽車輕量化的重要措施之一，比如先進(jìn)高強鋼、鋁合金、鎂合金及非金屬材料的應(yīng)用等等。
AM：目前，在乘用車上應(yīng)用最多，作為輕量化材料的高強度鋼應(yīng)用較為廣泛。那么高強度鋼在商用車上的應(yīng)用現(xiàn)狀如何？與國外主流商用車還存在哪些差距？
康博士：在白車身方面，國內(nèi)大部分是以低碳軟鋼板為主，少量采用了340MPa強度級別的高強度含磷鋼板和420MPa以上級別的低合金高強度鋼板，高強度鋼板約占白車身重量的10%～15%，而更高級別的先進(jìn)高強度鋼以及熱沖壓成鋼在國內(nèi)尚沒有實際應(yīng)用。不過結(jié)合商用車未來的發(fā)展需求，這些材料及工藝技術(shù)的研發(fā)工作都正在進(jìn)行之中。而國際上，先進(jìn)商用車的白車身340MPa以上級別的先進(jìn)高強鋼用量達(dá)40%～60%，有的甚至達(dá)到70%。不僅510MPa級別，甚至590MPa、700MPa和980MPa級別的先進(jìn)超高強度鋼也都有應(yīng)用。
在底盤方面，目前國內(nèi)是以500MPa～600MPa級大梁鋼板為主，少部分車型采用了700MPa以上級別的大梁鋼板，甚至熱處理車架。國際上先進(jìn)商用車的車架普遍用鋼強度已達(dá)到700MPa～800MPa級別水平。在北美部分還采用了1200MPa級別以上的熱處理車架。車架重量明顯低于國內(nèi)同類產(chǎn)品。
在鋼板彈簧方面，國內(nèi)變截面鋼板彈簧的設(shè)計滿載靜應(yīng)力水平普遍為400MPa~550MPa，略高于等截面鋼板彈簧的水平，但是低于國際知名商用車板簧650~750MPa的滿載靜應(yīng)力水平。
AM：目前鍛造鋁合金車輪在國內(nèi)的應(yīng)用推廣如何？大面積推廣的主要瓶頸是什么？
康博士：乘用車廣泛應(yīng)用的鋁合金車輪是采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)的，鍛造鋁合金車輪主要應(yīng)用于中、重型商用車。目前鍛造鋁合金車輪在國內(nèi)中、重型商用車上已有應(yīng)用，不過還不是標(biāo)準(zhǔn)配置，而是根據(jù)客戶需求的選配。同規(guī)格的車輪采用鋁合金材料比鋼制車輪可實現(xiàn)減重20%～30%，考慮到運動部件慣性的影響，它將更加有利于車輛的節(jié)能與減排。目前影響鍛造鋁合金車輪在中、重型商用車上大面積推廣應(yīng)用的瓶頸首要的是成本。由于國內(nèi)中、重型商用車采用鍛造鋁合金車輪的數(shù)量相對較少，同樣規(guī)格的鋁合金車輪價格約為鋼制車輪的5倍。
AM：近幾年，國內(nèi)全鋁商用貨車或客車的開發(fā)熱情非常高漲，就貨車而言，全鋁貨車能否給用戶帶來真正的效益？
康博士：鋁合金材料的應(yīng)用對實現(xiàn)車輛輕量化有積極的作用，可以有效降低車輛的自重，提升車輛的運輸效率或車輛運輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性能。目前某些鋁制零部件可以實現(xiàn)同鋼制部件等效的可靠性和耐久性，材料及工藝也比較穩(wěn)定。所謂的全鋁商用貨車或客車，是指白車身、車廂以及部分總成部件均采用鋁合金材料制備。全鋁貨車能否給用戶帶來真正的效益，這主要取決于車輛的有效出勤率、運輸效率以及駕駛員的駕駛習(xí)慣等等。
AM：目前東風(fēng)汽車也在開發(fā)全鋁電動客車，市場推廣情況怎樣？全鋁客車除了在新能源電動大巴上應(yīng)用，傳統(tǒng)燃油客車全鋁商用車的前景如何？
康博士：在國家“十二五”期間，東風(fēng)汽車公司承擔(dān)了國家科技部科技支撐計劃“形變鋁合金應(yīng)用技術(shù)開發(fā)及其在目標(biāo)車型上集成應(yīng)用”課題的“全鋁車身混合動力輕量化客車開發(fā)”項目。通過嚴(yán)格的設(shè)計、分析以及白車身的集成優(yōu)化、鋁合金復(fù)合連接技術(shù)，開發(fā)出全鋁車身混合動力輕量化示范客車，實現(xiàn)客車白車身減重40.9%，整車減重14.2%，典型公交工況節(jié)油率7.9%，目前該車已經(jīng)上了產(chǎn)品公告目錄。
無論是混合動力客車，純電動客車，還是傳統(tǒng)燃油客車，雖然選用的材料路線可能會有所不同，但是輕量化必然是其未來的發(fā)展方向。由于鋁合金材料的特性和特點，鋁合金材料必然是其中的重要選擇之一。
AM：您也一直關(guān)注鎂合金的應(yīng)用推廣，鎂合金目前在乘用車上受制成本和性能不足等因素，推廣受阻，在商用車上未來是否有更好地應(yīng)用前景？
康博士：鎂合金是目前工程材料中密度最低的金屬材料。我國原鎂儲量豐富，原鎂及鎂合金的產(chǎn)量位居世界第一。由于鎂合金的密度是鋼鐵的1/4，是鋁合金的2/3；和鋼鐵及鋁合金相比，具有高的比強度、比彈性模量、導(dǎo)熱系數(shù)和阻尼系數(shù)，而備受材料工作者矚目。但是鎂合金也有它的不足之處，比如抗腐蝕性能差，凝固收縮傾向大，疲勞強度低，高溫抗蠕變性能差，室溫下滑移系較少，所以鎂合金材料不是萬能的材料，不是所有鋁合金零件都可以簡單用鎂合金來替代。對于鎂合金的應(yīng)用，一定要根據(jù)零件服役的具體實際來選擇是否鎂合金，一定要根據(jù)鎂合金的特點進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，絕不建議用鎂合金簡單替代鋁合金或其他材料。
從目前市場鋁合金及鎂合金的價格來算，采用鎂合金和采用鋁合金生產(chǎn)的綜合成本是相當(dāng)?shù)摹?/div>
目前在乘用車上得到廣泛應(yīng)用的鎂合金零部件主要有：方向盤芯骨、座椅骨架、儀表盤骨架、變速箱上蓋、發(fā)動機(jī)氣閥室罩蓋等等。對于商用車而言也一樣，不過由于商用車零件的幾何尺寸相對要大一些，采用鎂合金生產(chǎn)的難度則相對要大一些。從材料的角度來看，汽車是多種材料的復(fù)合體，我們追求的是把正確的材料用在正確的地方。我們目前仍在不斷研發(fā)鎂合金在商用車中的應(yīng)用，也在不斷考慮鎂合金對商用車安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保的影響。
AM：您既是汽車材料分會的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，也是整車廠的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)，請您給行業(yè)從事汽車材料的工程師談?wù)勀捏w會，作為汽車行業(yè)的一個基礎(chǔ)性技術(shù)，汽車材料如何更好地服務(wù)于汽車工業(yè)的發(fā)展。
康博士：簡單地說，在汽車行業(yè)要做好材料工作，第一必須要了解整車、總成的結(jié)構(gòu)和功能，要知道相關(guān)零件在其中的服役狀況和要求；第二要熟悉相關(guān)零部件的生產(chǎn)工藝及其發(fā)展；第三必須要熟悉本領(lǐng)域材料的特性、特點及其發(fā)展。要本著基礎(chǔ)研究、先行開發(fā)和商品開發(fā)的模式開展材料的研究與開發(fā)，為產(chǎn)品設(shè)計、現(xiàn)生產(chǎn)工藝控制提供先進(jìn)、適宜的材料工藝技術(shù)。
AM：汽車材料分會為作為汽車材料行業(yè)技術(shù)組織，請簡要介紹一下汽車材料分會在推廣行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展方面做了哪些工作。
康博士：在中國汽車工程學(xué)會的領(lǐng)導(dǎo)下，汽車材料分會積極組織業(yè)內(nèi)的工程師開展了系列材料技術(shù)進(jìn)步活動，概括地說有如下幾個方面：
研發(fā)課題工作。在中國汽車工程學(xué)會的領(lǐng)導(dǎo)下，組織、參與和承擔(dān)了國家科技部“十二五”科技支撐計劃“汽車關(guān)鍵輕量化技術(shù)開發(fā)與整車的集成應(yīng)用”。相關(guān)的研發(fā)工作均業(yè)已圓滿完成，在汽車材料工藝領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，有力促進(jìn)了汽車材料工藝的技術(shù)進(jìn)步。
標(biāo)準(zhǔn)化工作。汽車材料分會在過去的幾年中，緊緊圍繞汽車材料的發(fā)展以及生產(chǎn)實際，在中國汽車輕量化技術(shù)聯(lián)盟中，組織行業(yè)的技術(shù)力量開展了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作，目前已發(fā)布了19項標(biāo)準(zhǔn)，還有17項標(biāo)準(zhǔn)待發(fā)布。我們也計劃隨后對已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)開展宣貫活動，提升我們的標(biāo)準(zhǔn)意識和標(biāo)準(zhǔn)水平。最近政府部門正在簡政放權(quán)，汽車工程學(xué)會作為行業(yè)社會團(tuán)體，正在承接政府部門的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)職能，汽車材料分會的汽車材料領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化工作未來還將是個長期和持續(xù)的工作。
新材料、新工藝、新技術(shù)推廣工作。我們汽車材料分會以及分會下屬的學(xué)組每年都要圍繞新材料、新工藝、新技術(shù)組織行業(yè)技術(shù)人員開展學(xué)術(shù)交流和學(xué)術(shù)研討活動，推廣新材料、新工藝及新技術(shù)。通過交流和研討，提升業(yè)內(nèi)技術(shù)人員的技術(shù)思維、技術(shù)水平，信息交流，從而促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。
組織業(yè)內(nèi)技術(shù)人員互訪。近年來，我們開展了研究單位、材料單位和整車單位的定向、專題互訪活動。通過互訪，進(jìn)一步推進(jìn)了技術(shù)人員在材料工藝方面的交流，提升認(rèn)識，達(dá)成共識，共同推進(jìn)新材料的應(yīng)用。
AM：再次感謝康博士接受我們的采訪，作為汽車材料行業(yè)的媒體，我們也一直致力于汽車材料與輕量化技術(shù)的交流與傳播，也希望與汽車材料分會一起為我們汽車材料和輕量化技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)我們的力量。
編后：正如康明博士所說，新材料、新工藝的應(yīng)用在汽車輕量化技術(shù)路線中扮演著重要角色，商用車也不例外?？v觀國內(nèi)商用車用材情況，雖然取得了一定的成績，但與國外還存在一定的差距。隨著排放升級帶來的燃油車購置成本的增加以及企業(yè)面臨的節(jié)能減排形勢，各企業(yè)也展開了對商用車的新布局，“高效、綠色、互聯(lián)、安全”四大趨勢正在塑造全球商用車產(chǎn)業(yè)，并在未來幾年持續(xù)對行業(yè)產(chǎn)生影響。商用車材料技術(shù)的進(jìn)步需要全行業(yè)聯(lián)合起來，汽車材料分會等行業(yè)組織牽頭，共同開展相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)，建立適合我國汽車行業(yè)需求的技術(shù)體系，進(jìn)一步提高國產(chǎn)商用車市場競爭力。
關(guān)鍵詞：
汽車輕量化
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