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國產進口無所謂,用料實在就是美味!《Ford Kuga》科技報導(一)

國產進口無所謂,用料實在就是美味!《Ford Kuga》科技報導(一)

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國產進口無所謂,用料實在就是美味!《Ford Kuga》科技報導(一)

▲在2020年6月17日國產Kuga發表之前,先來瞧瞧Ford Kuga中國版的模樣。

話說Ford Kuga還沒上市,關於Kuga、RAV4、CR-V等車款的高剛性鋼材、硼鋼、麻田散鋼、金屬剛性係數、撞擊安全、車身抗扭曲…等相關問題在網路上已經吵翻天了!肇因當然是大改款Kuga大量使用剛性1300MPa的硼鋼做為車身籠型結構,使用比例接近50%(官方數據,計算方式有討論空間),遠高於RAV4與日規CR-V「1500MPa硼鋼」10%以下的使用比例,當然1300MPa與1500MPa也是爭執的重點,此回就先來聊聊「硼鋼」這個玩意。

此外,全新Kuga的黑科技其實不是硼鋼,而是「麻田散鋼」,又稱為馬田氏體時效鋼,英文名稱為Martensitic steel,金屬剛性達到1700MPa,略勝硼鋼一籌。Kuga將此特殊鋼材做成「防撞+防滾」結構體,貫穿A柱與車頂二側,並給予一個「護國A柱2.0」的神級稱號!那1.0與2.0是怎麼回事?原來「1.0」乃是粗厚方形截面管採液壓成型,容易遮蔽行車視野,升級「2.0」則是更輕更窄的三角截面管採3D滾壓成型。但多數消費者其實不懂車輛製造過程,因此重點乃是這些科技到底帶來哪些好處?答案就是:新一代Kuga車身抗扭曲性提升10%,但車體重量減輕約80kg,相當於車上少了一位胖子但還沒有到肥仔的程度!

實際上看得出成效嗎?是的!在車身尺碼、傳動方式、引擎動力相近的情況下,Kuga EcoBoost 250(2.0T 8AT 250hp 4WD 1665kg)的車身重量,略低於RAV4 Adventure(2.5 8AT 207hp 4WD 1695kg)。上一代的Ford Kuga不只是車身小,重量方面向來沒有低於Toyota RAV4的可能;今日的Kuga不只是車身尺碼放大,重量竟然還低於RAV4,顯然福特這次是玩真的!

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▲車體結構與材料科技,目前仍是歐系車廠較為先進,日系車仍處於豪華車款優先的階段,國民車款硼鋼的使用比例較低。

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▲Volvo XC40的車身結構,紅色為硼鋼材質,多半應用在車體籠型結構,確保劇烈撞擊時,坐艙不容易變形。

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▲硼鋼的超強金屬特性不只是成分,熱處理也非常關鍵,「土法煉鋼」無法達到高剛性標準,否則中國的造車工藝早就突飛猛進。

不一定是關鍵的關鍵   硼鋼

對於福特來說,用硼鋼造車已有約30年的歷史!於歐洲研發的Ford一代Mondeo就有應用此科技,不過最早僅應用在車門鋼樑與檔火牆橫樑,但使用目的並非車身抗扭、操控樂趣,而是撞擊安全防護,硼鋼大量應用在車體抗扭結構設計,大約是在十幾年前,而且高比例使用的者多半是歐系車廠,目前日系車的使用比例依然偏低。然而Ford Kuga為何會使用高比例的硼鋼打造車體?主因在於福特的研發中心位於歐洲,自然容易與歐洲造車工藝接軌,但硼鋼真的有那麼厲害嗎?那就先來說說硼鋼的用途與加工奧秘。

硼鋼最初應用領域並非汽車,而是航太與軍事工業,因硼鋼的剛性表現優異、硬度良好、成形相對容易,因此成為製造軍用潛水艇的主要鋼材。然而任何科技只要扯上航太、核工、軍事、醫療...或是足以動搖國本的重大利益,依照情節重大程度,一定會發生「原料出口管制、成品限制用途」等情形,建造潛水艇這種事當然不在話下!是的,早期的硼鋼也是如此,直到更犀利的可量產超高剛性金屬材料問世,此時硼鋼才得以「落入凡間」慢慢應用在汽車、營造、建築(橋樑、高塔、鋼骨…)等領域。

約30年前Ford剛開始應用硼鋼的時候,其實也沒有很囂張地大肆宣揚,頂多就是將Mondeo從9.8米垂直高度砸在硬水泥地上,A柱沒變形、四門皆可開。當然這不能完全歸功於硼鋼,畢竟硼鋼只是鋼,沒有鋼鐵人的奈米裝甲科技加持,絕對禁不起薩諾斯沉重的一擊!因此將硼鋼做成像毛巾架一樣細細薄薄一根管塞在A柱下與四門內,遭遇強烈撞擊根本發揮不了作用,結構與工法也很重要。

所以很確定的是:當年的Mondeo的硼鋼不是像當時的日本車一樣呈現細細的圓管狀,而是粗壯沉重的M形截面鋼樑,福特的造車工藝,於結構、懸吊等方面向來紮實,只是早期福特車身不可能太輕,導致加速不可能太快、油耗不可能太省,外加避震器容易漏油、煞車碟盤容易變形、三角台橡膠容易破損;然而今日走向輕量化路線後,上述問題多數改善,機件壽命則有待觀察。關於福特車款「紮實」這一點,相信很多人可以背書;關於妥善率這一點,只能說「大修不常見、小修不太貴」!如果找坊間維修,福特車零件便宜算是好養;但換個角度想,原廠品質與後勤多加點油豈不更好?

硼鋼或說是超高剛性鋼材(Ultra High Strength Steel簡稱UHSS)開始發酵的主因,可以歸功於Nissan Teana將「核子潛艦科技」帶入文宣當中,然而硼鋼其實只是一種泛稱,其合金成分仍有多種變化,加工成形與接合方式都有進化空間(這是很複雜的問題),結構設計還有思考餘地,更重要的是硼鋼的高剛性關鍵不只是成分問題,還有更重要的熱處理程序,還有熱脹冷縮與延展性等金屬特性。偏偏熱處理是一種無法逆工程去分析與仿製的難題,需要時間與金錢才能取得。最初應用於車體的硼鋼之剛性表現大概只有1000MPa左右,剛性太高無法在常溫下壓製成形,此外模具昂貴以及高損耗率都是成本;今日不計算材料費用,光是加工成本,硼鋼比傳統鋼材高出20%以上。

硼鋼科技競賽大約是在10年前才開始白熱化,主因在於「熱成形」技術的成熟與應用,但是從世界局勢來看,硼鋼科技普及的關鍵,其實是環保法規與節能競賽的結果。此時,車廠慢慢將1000MPa以上的硼鋼應用在車體結構上,今日剛性最強的1500MPa硼鋼不只出現在豪華品牌,並下放至一般品牌國民車上,且使用比例有越來越高的趨勢。然而其優勢並非打造出一輛「固若金湯的坦克車」!而是在強化車體抗扭性、撞擊安全性的同時,車體重量卻是越來越輕,進而提升加速、油耗、操控性能,達到魚與熊掌兼得之目的。

國產進口無所謂,用料實在就是美味!《Ford Kuga》科技報導(一)▲為了確保硼鋼可以發揮車體抗扭曲、高撞擊防護能力、高度輕量化等特性,技術平台與生產設備都要一併升級,缺一不可。如果只是為了省成本,最初就不應該使用硼鋼。

國產進口無所謂,用料實在就是美味!《Ford Kuga》科技報導(一)▲全新Ford Kuga仍有許多奧秘,之後還會陸續分析。但就整個汽車工藝來看,Kuga區區百萬休旅,於科技方面還能擠出不少東西,以國民品牌來說誠屬不易!因新一代Kuga硼鋼的應用範圍相當廣,不輸Volvo等級,為了大面積成形需求,原廠僅用到1300MPa的硼鋼,如果使用1500MPa的硼鋼,難以做出過廣大且複雜的一體式結構,必須利用多塊鈑件「合體」,抗扭與支撐效果反而會打折扣。

編輯觀點

在此要破除幾個迷思:其一,硼鋼不是車體抗扭、撞擊安全的保證!誠如前述,硼鋼不是鋼鐵人發明的,沒有四兩撥千斤的能耐,一輛車的好壞還要看結構、成形、厚度、焊接、搭接、搭配…,每一個環節都是關鍵。在此並沒有幫福特背書的立場,純粹站在公正的觀點檢視各車輛的設計。如果一輛車已經使用了高比例、高成本的硼鋼,如Volvo、雙B、VW集團等,那麼在焊接、搭接、結構…等方面,怎麼可能使用舊技術平台、舊生產線應付了事?如果當初造車的目的就是要節省成本,那就不會選擇硼鋼;既然要大量使用硼鋼,車廠就會使用配套的工法,才能達到高結構強度+輕量化雙重目的,那意味著生產線許多機具與儀器都要翻新。基於此,若說新Kuga不好,最多就是不夠完美,論本質不可能差到哪去。

其二,車體抗扭性與撞擊安全性沒有直接對等關係!無法用抗扭曲係數去換算撞擊安全等級,二者的設計思維不同,要證明國產車沒有偷工減料的最好方式,就是建置「台灣實車撞擊測試系統」,再加上實車抗扭曲公正測試,口說無憑、口水戰無意義,唯有「來硬的」才知道誰是真的硬漢,也才能叫國產車「硬起來」!

其三,硼鋼或更厲害的鋼亦不是安全、操控、耐用、輕量…的保證!總歸一句話~還是要看整體設計,一輛車超過十萬的零件,最終表現怎麼可能由「區區幾片特殊鋼材」來決定一切?整體搭配還是關鍵,目前造車仍無所謂的神話,一如世人目前還沒有找到任何一種「超級食物」可以讓人百毒不侵、醫治百病、長命百歲!

 其四,硼鋼於車體之應用比例越高,發生撞擊事故後要切開車體救援越困難!硼鋼不只是剛性好而已,硬度表現也非常優異,一般鑽頭、鋼鋸奈何不了硼鋼,必須使用鎢鋼、鈦膜…等特殊工具「大刑伺候」!由此不難想像,車輛使用硼鋼的比例越高,劇烈撞擊後若乘客不幸受困車艙內,救援難度就越高。當然啦,此時如果沒有「支撐性強、不容易變形與碎裂」的硼鋼保護,其結果可能是「已遭壓扁救不活了」!因此用救援困難度來攻擊硼鋼車體不安全,結論就三個字~說不通!

在此沒有任何吹捧或神化材料科學的意思,硼鋼只是一種好材料,最終還是要看車廠如何善加運用,就像引擎的「渦輪」一樣,BMW就可以做到「起步加速輕快、高轉延伸良好、油耗表現經濟」等多重效益,但是調校不好的品牌或車款,全油門時「幾乎感覺不到它的存在」,但故障維修時卻要掏出一個月以上的薪水,結果「無時無刻都能感受到它的存在」!如果大量使用硼鋼卻感受不到車體變硬、車身變輕、高速平穩、壓坑紮實(但無須去做撞擊測試),那無疑是做白工瞎忙一場!

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