材料与工艺技术力促长城汽车领跑行业

【专访】材料与工艺技术力促长城汽车领跑行业

车企材料负责人系列专访——长城汽车技术研究院总工程师魏元生

长城汽车是分别在香港H股和国内A股上市的股份制汽车制造企业，也是中国最大的SUV制造企业。在国内市场，SUV车型已连续14年保持了全国销量第一；皮卡已连续19年在全国保持了市场占有率、销量第一。中国汽车材料网策划的以“材料和工艺提升汽车产品性能和竞争力”的“车企材料与工艺负责人系列专访”活动，本期邀请到长城汽车技术研究院总工程师魏元生先生，与行业同仁交流分享长城的汽车材料与工艺技术发展历程及未来的研究方向。

长城汽车研究院材料总工程师魏元生先生

长城汽车材料部发展历程

长城汽车材料部成立于2009年初。据魏总回忆，当初成立材料部的目的是为了贯彻执行欧洲报废汽车指令ELV(End-of life vehicles)实现对汽车用材有毒有害物质的管控，满足新车预报废回收利用率认证项目、车辆挥发性有机化学物质（VOC）管控及认证项目的需要，同时承担白车身设计选材，车型轻量化，材料供应商品质一致性认证及管控等职责。2012年，基于公司领导对材料技术的重视，根据公司的业务需要升级为汽车材料工程研究院，2015年机构改革又调整为材料技术部。

目前，材料技术部下设金属材料科、非金属及化工材料科、材料性能科。其主要工作职责是研究开发国内外先进金属、非金属、化工涂料及胶黏剂材料及工艺的应用技术满足乘用车日益严酷的安全、环保、燃油经济性法规的要求，为车身提供安全、轻量、可靠、环保、科技感知度等综合性能高的先进材料及新技术。

目前的研究方向有：先进超高强钢的成形及应用技术、低密度钢的开发应用、轻质合金材料如：铝&镁合金、先进非金属材料如：碳纤维及其它纤维增强复合结构材料、舒适环保的内外饰材料的开发利用、高品质涂料胶黏剂开发及应用技术、整车防锈技术、车辆voc及气味管控技术、材料供应商品质一致性管控技术、数据库管理及信息自动化技术等。

高强度钢的应用实现轻量化与安全性的平衡

随着汽车轻量化和汽车安全技术的发展，近些年高强度钢成为汽车界与材料界共同的热点，国内自主品牌乘用车车身高强度钢应用得到了快速的增长。魏总工向中国汽车材料网的记者透露道：“长城汽车目前开发的乘用车白车身中高强钢的使用率＞68%，抗拉强度≥780MPa超高强钢应用比例≥20%。已在车身结构中应用的高强钢种类有：HB(烘烤硬化钢)、HSLA(低合金高强钢)、IF-P(无间隙高强钢)、DP(双相钢)、TRIP（相变诱导塑性钢）、Q&P（淬火及重新碳分配马氏体塑性钢）、MS（马氏体钢）、FB（铁素体贝氏体钢）、HPF（热成形淬火马氏体钢）;CP(复相钢)目前正在应用开发中。”

建立整车强化腐蚀试验能力和验证体系

在提高整车安全性、节能性、舒适性的同时，提高车身耐腐蚀性，延长车身寿命也是衡量汽车品质的重要指标之一。为提高车辆的耐腐蚀性，满足乘用车6年无锈蚀，12年无穿透性腐蚀的要求，长城汽车成立了专业防锈科室，重点研究整车结构的耐腐蚀性设计、防护技术及新材料的研究。魏总工告诉记者，为能够真实反映车身耐腐蚀结构设计、新材料应用及腐蚀防护技术的水平，实现对结构、材料、工艺设计的前瞻性耐腐蚀性验证和性能评价，从而更好的指导和完善设计，长城汽车于2013年建立了设备完善、试验项目齐全、满足国家及国际先进标准的整车强化腐蚀试验室和验证能力体系，新开发车型ET阶段（试制阶段）须通过耐腐蚀标准符合性评价后才能准入PT阶段（生产验证阶段）的开发，有效保证了车辆耐腐蚀可靠性要求。整车强化腐蚀试验系统包括:能模拟整车生命中各种有可能影响腐蚀性能的路况和环境条件，如：碎石路、泥浆路、盐水路、搓板路、比利时路、坡道、高环路况、湿热环境、高温盐雾环境等。

重视轻量化技术的开发与应用

长城汽车一直重视和关注汽车轻量化技术开发工作，成立了汽车轻量化研发及评价机构，通过与院校、原材料及零部件供应商的EVI（先期介入）合作，从车型概念设计阶段伊始即进行轻量化设计及规划工作。魏总工强调道：“特别是GB 27999-2011 《乘用车燃油消耗量评价方法及指标》的颁布，规定了我国2015年开始执行的新的平均燃料消耗量和CO2排放标准后长城汽车非常重视，将车身重量及轻量化指标纳入新车型开发及验收重要指标严格把关。作为轻量化发展规划长城汽车制定了汽车轻量化发展10年技术路线（2016-2026）。”

在轻量化材料应用方面：提高超高强钢应用比例如：抗拉强度＞1000MPa的辊压门槛梁及前后防撞梁，冷冲压成形A柱下段、地板横纵梁及中通道加强梁，热成形A柱B柱本体、车门防撞梁、顶盖中横梁。铝合金机舱盖、防撞梁，铝镁合金仪表盘支架，锻铸铝底盘零部件如：转向节、上控制臂、发动机悬置、后横臂等。纤维增强复合塑料前端模块、加油口盖、发动机进气歧管、底护板等。拟在2020年后完成真空高压铸造铝合金减震塔、铝合金副车架、铝合金车门以及碳纤维增强复合材料车身结构件的开发应用，更进一步助力车型轻量化。在轻量化结构设计方面已经引入轻量化多目标协同优化设计方法。

在轻量化工艺方面长城已应用的先进工艺有:热压成形、辊压成形、激光拼焊、内高压成形、铝合金压力铸造、复合材料RTM、GMT成形工艺、多种材料SPR &CLINCH机械连接技术等等。

新能源汽车的发展给材料与工艺技术发展带来新的机遇

随着国家第四阶段油耗法规的实施，发展新能源汽车成为各大车企的必由之路。长城汽车投资300亿元用于新能源汽车和智能化技术的开发。针对新能源汽车对材料与工艺技术发展的新要求，长城汽车材料人又是如何顺应企业法发展需要，确保新能源汽车开发的？下一步针对新能源汽车材料的研究方向有哪些？

对于这些问题，魏元生总工解释道：“正如你上面说的那样，2017年长城汽车制定了新能源汽车未来5年内实现“后来者居上”挑战新能源汽车市场领先地位的发展战略目标，重点发展EV、PHEV、FCEV三大类产品，在未来车型平台规划时均有新能源车型规划。”

在新能源车型设计方面采用结构-材料-性能一体化轻量化多目标协同优化设计方法实现结构轻量化，在材料轻量化方面采用高强钢—铝镁合金—-碳纤维及玻纤增强热塑性复合材料多材料应用技术路线将合适的材料应用到合适的位置，结合制造工艺和成本控制要求实现集成化设计。

在工艺技术方面结合新材料的特殊特性及工艺特点开展性能分区热成形、温成形、3D辊压成形、辊冲联合成形、液压成形、RTM及GMT成形、铝合金点焊、摩擦搅拌焊、机械连接+胶结、TIG、MIG、LW焊接技术等先进成形及连接技术的预研工作实现工艺轻量化。

与传统燃油车的用材路线相比，新能源汽车用材路线更偏重于轻质化材料的应用比例提升如：铝合金型材及板材用于车身骨架，安全件采用超高强度钢热成形或辊压成形制件，覆盖件采用轻质材料，一般结构件适当增加先进纤维增强热塑性复合材料的比例，电池包采用铝合金型材或压铸件结构。针对新能源汽车的新材料研究主要指向：铝合金型材结构及接头结构设计、FDS、FSSW、LW 及其它多种材料先进连接技术开发，高强度热塑性复合材料的应用研究，碳纤维增强材料的研究等。

此外，新能源汽车的一些特点要求，在阻燃材料开发与验证等方面也在加强投入。

打造安全、环保、节能、舒适、先进的哈佛SUV品牌理念

近日，长城汽车在“2017哈弗SUV品牌盛典”上，除了推出全新哈弗H6外，还公布了其2020年的全新战略规划。哈弗规划实现2020年销量突破200万辆，成为全球最大的专业SUV品牌。而长安、吉利、奇瑞、传祺等自主品牌均在加速布局SUV，长城老大的位置危机四伏。

长城如何在材料、技术方面保证其SUV的市场地位？对此，魏总工表示，哈弗SUV深受消费者青睐并获得的良好口碑之一是用材品质诚实可靠，保证了汽车的主动与被动安全性能可靠性，内外饰材料在打造舒适性、科技感知方面用足了功夫，在车辆的耐腐蚀及可靠性用材方面也进行了深入的研究，从而保证了哈弗品牌SUV的旺盛需求。为保证哈弗SUV品牌继续强势发展，长城汽车将加强在新材料新技术创新领域研究，发挥长城布局于北美、欧洲、日本、印度4大国外技术中心的技术、信息及人才优势，将国外先进的技术和创新理念快速转化推动国内新技术、先进材料、新产品的开发，继续打造安全、环保、节能、舒适、先进的哈佛SUV品牌理念，不断创新、孜孜以求、推出更多更好的产品贡献给广大消费者。

长城汽车2017年整体规划

2016年长城汽车全年累计销量达107.4万辆，同比增长26.01%，超额完成全年95万辆的销量目标，年销量首次突破百万辆大关。魏总工向我们透露道，长城汽车2017年的销售目标是125万；2017年哈弗SUV系列将有多款新车型上市并推出高端品牌WEY。在新新材料应用方面主要围绕着更安全、节能减排、舒适环保的理念开展比如：提高热成形钢应用范围及比例，适当增加1GPa以上先进高强钢冷成形零部件应用数量，扩大铝镁轻质合金的应用范围，除铝合金发动机舱盖外还将在铝合金车门、铝镁合金CCB、前后防撞梁、铝合金副车架、减震塔、控制臂等方面深入研究及开发利用。深入开展碳纤维增强复合材料的基础研究和应用开发工作，满足新能源车型迫切的轻量化需求。

编后:

魏元生总工程师给我们全面详尽地的介绍了长城汽车材料部的发展历程、用材历程、整车防腐和轻量化等产品属性的开发工作，以及满足新能源汽车材料的研究方向等等。可以说材料与工艺技术的发展为满足乘用车日益严酷的安全、环保、燃油经济性法规的要求，为汽车提供安全、轻量、可靠、环保、科技感知度等综合性能高的先进材料及新技术，为长城汽车领先的市场地位奠定了雄厚的基础。

专家介绍：魏元生，长城汽车研究院材料总工程师，曾任材料工程研究院副院长，硕士学位，高级工程师，1995年毕业于北京航空航天大学材料系，兼任中国汽车工程学会材料分会委员、中国金属学会特殊钢分会委员，特殊钢分会非调质钢学术委员会委员、中国汽车工程学会标准（CSAE）金属材料分技术委员会委员等职。