定位轻量化 细数通用的各项造车材料及技术

盖世汽车讯 据外媒报道，通用正竭力将轻量化材料与创新制造工艺相结合，并将其应用到旗下新款乘用车及卡车中。为此，通用多管齐下，引入新的装配线材料、鼓励工程师团队提出创新方案并应用到车辆制造中。

在过去的一个多世纪里，低碳钢一度成为轿车及轻卡的标配原材料。低碳钢确实是一种极佳的汽车生产用原材料，因为其价格较低廉、易于焊接、易于弯曲成形（bend to shape）、金属耐疲劳度也较高。然而，该类材料也存在许多瑕疵，例如：耐腐蚀性受限、分量较重。尽管上漆及电镀两项工艺几乎可以消除其在耐腐性性方面的不足，但却无法减轻低碳钢的重量。

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在谈到乘用车时，车企通常不太会特别关注车重，他们将重心放在车辆的舒适度方面，通过提升发动机的动力输出，借此抵消车重的增量。近年来，燃油经济型法规愈发严苛，由于实现轻量化可提升车辆性能，全球各大轿车及卡车制造商都在竭力实现“轻量化”这一目标。轻量化是汽车业的术语，通过制造更轻的车辆，提升车辆的燃油经济性及性能。

铝合金是通用首选的轻量化材料，该材料曾被用于制造商用飞机，如今各大车企纷纷将该轻量化材料应用到车辆生产中。铝合金易加工、经久耐用，其耐腐蚀性要强于低碳钢。通用采用铝板（sheet aluminum）制造车身钣金件、采用挤制铝材（extruded aluminum）制造车架滑轨（extruded aluminum）、采用复杂精细的铝铸件替换由数十个小零件组成的较大单元组，这样既减轻重量，又降低其结构的复杂性，还提升了材料的刚度及碰撞性能（crash performance）。铝材还被专门用于制造雪佛兰C7 Corvette及雪佛兰Malibu。新款凯迪拉克CT6则用铝材取代低碳钢，使该款全尺寸豪华轿车的重量比宝马5系轿车要轻许多。

在某些情况下，仅仅使用铝材并非最好的选择。高强度钢和轻量化合金搭配使用后，可增强材料的强度、耐腐蚀性及吸音效果。由于这类材料的机械特性存在差异，通用的工程师们不得不研发新技术，以便粘合铝材和高强度钢这两种不同的材料。

为此，通用采用了先进的点焊技术，使熔点不同的材料能够紧密的粘合在一起。车企将轻质铝皮（aluminum skin）与结实耐用的钢架组合在一起，使两种材料实现互补，在提升强度的情况下减轻车重。

这类零件通常还需要效果更强大的粘合剂，提升两种材料的粘合度。尽管将类似的金属材料熔断很容易，但将铝材和钢材焊接到一起就很难了，前者的熔点在1200℉（约合648.9℃），后者的熔点却在2600℉（约合1426.7℃）。为此，通用采用了特殊的工程制造工艺，将机械性能存在较大差异的两款金属材料熔合在一起，且未对两种材料造成损坏。

通用的工程师们还研发了一款焊嘴（welding tip），极大地加速了装配工艺的推进速度。多种材料焊接不仅无需使用分量较重、价格较高的铆钉，仅仅就消除铆钉一项，通用每辆车的制造成本就节省了100美元。

除了铝材及高强度钢外，通用还在车辆的制造过程中使用了镁，因为该材料在所有金属中分量最轻。与铝材相较，分量轻了33%，其强度及耐腐蚀性却大幅提高。该材料易于进行铸造及机加工，由于其工作温度较低，可延长零部件生产设备的使用寿命。不幸的是，与大多数金属相较，镁的熔点较低，强度表现也并非很出色（与钢材相较），进而限制了该材料的应用。尽管如此，对于大型铸件及特定部件而言，镁仍是一种极为出色的结构材料。

对汽车制造而言，碳纤维是应用前景最好的一种轻量化材料，其强度与钢材相同、硬度是钢材的两倍、分量只占钢材的一部分，属于非金属物质，可采用机织（woven）、成型、模塑技术，几乎可以将其制成任意形状。碳纤维的强度极高，耐腐蚀性也极强，但耐热性不如金属。

近十年来，尽管赛车团队及飞机制造商均盛赞碳纤维的各项优点，但该材料由于造价高昂，难以被用于量产车型。通用正致力于一项碳纤维车轮项目，承诺实现车辆减重40磅。车轮的重量被认为是“旋转质量及非悬挂重量（rotating and unsprung mass）”，这意味着每降低一盎司的重量，将大幅提升车辆的能效及驾驶动态性。

通用的轻量化项目将长期致力于乘用车及轻卡的车身减重，将为消费者提供燃油经济性更好、驾驶舒适度更高的车辆。通用致力于减少及简化制造工艺，降低对环境的排放量并提倡再循环利用。