汽车研发||木质防撞梁真的可用于汽车？

汽车轻量化 是每个汽车厂家在设计和制作汽车时都要头疼的问题，那么如果在汽车中，某些结构使用更轻的木质复合物，是否可行呢？

保险杠横梁在高速正面碰撞发生时，必须保证自身不会断裂并能有效连结车身的两根纵梁，把碰撞的大量动能传递给两根纵梁，由纵梁将碰撞能量分成若干小的能量流被单个板金零件吸收，从而确保驾乘人员的生存空间。而且，需要最大限度地优化整车的破坏性和可维修性，降低低速碰撞的维修成本，并在不危及乘员安全的条件下提高车辆的整体性、防撞性，以及满足其他相关法规的要求。

图1 前碰撞能量吸收与分散路线示意图

保险杠横梁的作用和技术要求保险杠及其横梁的作用和技术要求有：

（1）当车辆与行人发生碰撞事故时，最大限度的减轻对行人的伤害；

（2）当车辆发生低速碰撞时，保护冷却系统等部件，确保汽车的前纵梁不会发生变形，降低车辆的修复成本；

（3）前保险杠横梁的作用是将碰撞中产生的能量能尽可能均匀地传递到车身结构的吸能零件，并确保前纵梁压溃后内侵量不能过大。

（4）前保险杠横梁是车辆约束系统的控制单元（ECU）最先感知车辆碰撞减速度的部件，横梁的强度对 ECU 判断安全气囊点火时刻具有重要的意义。随着乘用车保险杠研究的进一步深入，各国先后制定了保险杠的相关法规。轿车保险杠系统相关法规的实施情况各国间有所不同，美国和加拿大均为强制性的法规，而其他国家（如欧洲诸国）则属于非强制性的法规，具体情况见下表。

保险杠的各种法规及试验内容

保险杠横梁的结构及典型用材目前高端豪华品牌车型大多数采用铝合金保险杠横梁，不过近年来，一些中���车型为实现轻量化，其保险杠横梁也开始采用铝合金材料。可以预见，随着油耗和排放限值的逐渐提高，车身轻量化设计的趋势将更为明显。保险杠横梁作为车身结构中相对并不太复杂的组件，铝合金将很可能成为未来保险杠横梁的主流用材。目前，铝合金保险杠横梁典型截面形式有：“日”、“口”、“目”、“田”字形结构。这种薄壁且中空的结构，不仅重量轻、强度高、抗冲击性好，而且挤压成形的工艺可实现性能好，近几年在汽车上应用广泛。如：宝马F45，荣威950，江淮和悦A30、瑞风M4、瑞风S7，广汽菲亚特K4，吉利CK-2、LC-2，长安CX30、C204、C206，北汽C33DB，标致508，奥迪A3，雪铁龙C5等。

图2 不同铝合金保险杠横梁的截面结构

铝合金保险杠横梁的工艺过程及装备由铝合金型材加工生产该铝合金保险杠横梁大致过程是：根据保险杠横梁的尺寸采用高速锯切机对铝合金型材进行锯切；然后根据产品设计的弧度，将锯切后的铝合金型材在弯曲成型的模具中进行压弯成型；单个零件部件加工完成以后，再对其进行时效处理，以保证铝合金的强度和耐蚀性能；最后采用钨极氩弧焊将单个零件焊接组装在一起。

图4 铝合金保险杠横梁的典型工艺过程

铝合金焊缝质量的控制是影响保险杠性能关重要的因素。质量缺陷可以带来碰撞性能不足等问题一个好的焊接装备工作站是质量保证的前提。

而我们可以构想一下使用木质复合材料组成的车门和防撞梁。

木质车门和车身

大大的降低了汽车的重量，且也可以起到环保作用。在下面就有两所大学研究后得到了部分成果。

总之，两所大学的研究表明，木质复合材料未来完全有可能用于车门防撞梁等高强度要求的零部件位置，在吸收和承载相同力量时，这种新材料能够用更轻的质量来实现。并且，最重要的是木材有助于减少二氧化碳的排放、改善生态环境。

材料科学的进步一直在推动着汽车工业的发展，面对未来全球性的生态问题和原材料资源问题，新材料的研发和应用有利于可持续发展，也给我们带来了很多新鲜感，甚至它们并不比传统的金属材料差。沃尔沃的玻璃纤维增强塑料材质弹簧比传统钢板弹簧重量更轻，耐腐蚀性更强；丰田纺织的洋麻纤维复合内饰板不仅能够满足结构要求，而且有更低VOC有害气体挥发物，车内空气更清新安全。而今天聊到的木质复合材质防撞梁，希望未来也会有量产的可能。