保險杠橫梁是汽車保險杠系統(tǒng)中的一個關鍵結構部件，其主要功能是和吸能盒等一起，在發(fā)生碰撞時吸收和分散沖擊力，保護車輛前后部的主體結構不受損害，同時也保護車內(nèi)乘員的安全。汽車在低速碰撞時，防撞梁本體將碰撞能量及時傳遞至左右吸能盒，充分吸收碰撞能量，降低車輛受損程度。高速碰撞時，防撞梁本體發(fā)生塑性變形吸收能量，同時將能量傳遞給機艙前縱梁，通過車體骨架系統(tǒng)將能量分解，減小車輛受損與人員受傷害程度。
保險杠橫梁的設計和材料選擇對于提高車輛的安全性能及減輕車身重量有著重要作用，是汽車輕量化技術應用的重點。
從材質(zhì)上來說，保險杠防撞梁鋁合金型材在中高檔汽車中使用較為廣泛。
傳統(tǒng)防撞梁多采用高強度鋼板沖焊而成，工序復雜，質(zhì)量較大。因為鋼材具有良好的強度和韌性，能夠在碰撞中提供較好的保護。但鋼材的缺點是重量較重，不利于汽車的輕量化。采用輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金、碳纖維，是實現(xiàn)輕量化最直接有效方法。鋁合金由于成本最低，被認為是汽車輕量化最理想的材料，越來越受到青睞。碳纖維材料具有更高的比強度與比剛度，但是由于其價格昂貴，應用較少。鋁合金保險杠橫梁可以有效降低車輛的整體重量，從而提高燃油效率和減少排放，同時還能保持良好的安全性能。
鋁合金材質(zhì)的防撞梁具有吸水率低、抗沖擊性能高、剛性好、耐油性、耐寒性和耐化學藥品性能優(yōu)異的特點，同時還具有良好的尺寸穩(wěn)定性和抗老化性能。
從結構特點來說，保險杠橫梁通常位于汽車前后保險杠內(nèi)部，它們與保險杠覆蓋件（即我們通?？吹降谋ｋU杠外觀部分）和車身結構通過連接件相連。保險杠橫梁的結構設計要求能夠在碰撞中有效吸收能量，因此，它們通常具有一定的剛度和強度，同時也要有良好的能量吸收性能。
從截面形式來說，鋁合金保險杠橫梁的典型截面形式包括“日”、“口”、“目”、“田”字形結構。這些結構通常是通過擠壓成形工藝制造的，能夠?qū)崿F(xiàn)高強度、輕重量和復雜形狀的要求。擠壓成形的鋁合金保險杠橫梁不僅具有良好的抗沖擊性能，而且還能通過設計優(yōu)化實現(xiàn)功能集成，如通過內(nèi)部結構設計來提升吸能效果和剛度。鋁合金防撞梁一般采用擠壓鋁型材，截面形狀以“日字型”結構為主，約占70%，“目字型”占22%，“口字型”占8%。
從重量和吸能方面來說，汽車用鋁合金防撞梁均勻質(zhì)量4.5 kg，鋼制防撞梁均勻質(zhì)量6.6 kg，差值約32%。在相關測試數(shù)據(jù)中，30 ms 時汽車用鋁合金防撞梁比吸能為11.3 kJ/kg，鋼防撞梁比吸能為5.2 kJ/kg。汽車用鋁合金防撞梁的比吸能是鋼防撞梁比吸能的2 倍多。
從設計角度來說，保險杠橫梁的設計與其功能緊密相關，是汽車安全系統(tǒng)中的關鍵部分。在設計保險杠橫梁時，工程師需要考慮以下幾個關鍵因素：
1. 材料選擇：保險杠橫梁通常采用高強度鋼、鋁合金或復合材料等，這些材料能夠在不增加太多重量的情況下，提供足夠的強度和剛度。
2. 結構設計：橫梁的結構設計必須能夠在碰撞時吸收并分散能量，防止能量直接傳遞到乘員艙。這通常通過設計橫梁的形狀、尺寸和與車體其他結構的連接方式來實現(xiàn)。
3. 能量分散：在高速正面碰撞中，保險杠橫梁需要將接收到的能量有效分散到車輛的縱梁中，進而通過車體結構的變形吸收碰撞能量，減少對乘員艙的影響。
4. 與其他安全系統(tǒng)的協(xié)同：保險杠橫梁的設計需要與車輛的其他安全系統(tǒng)（如氣囊、安全帶等）協(xié)同工作，共同提供最大限度的乘員保護。
5. 維修性與成本：在確保安全的前提下，設計還需考慮到保險杠橫梁的可維修性，以及如何在不犧牲性能的情況下控制成本。低速碰撞時保險杠的設計應便于更換或修復，以降低維修成本。
6. 法規(guī)要求：設計保險杠橫梁時，還必須遵守相關的安全標準和法規(guī)要求，這些標準和要求可能因國家/地區(qū)而異，但都旨在確保車輛在發(fā)生碰撞時能提供足夠的乘員保護。
通過綜合考慮這些因素，汽車制造商能夠設計出既能在嚴重碰撞中保護乘員安全，又能在小碰撞中降低維修成本的保險杠橫梁。這種設計理念有助于提高車輛的整體安全性能，同時滿足經(jīng)濟性和實用性的需求。
鋁合金保險杠橫梁在多款車型中的應用證明了其優(yōu)異的性能。從高端豪華車型到中端車型，鋁合金的使用越來越廣泛，體現(xiàn)了汽車工業(yè)在追求安全、輕量化和環(huán)保方面的努力。例如，寶馬F45、榮威950、江淮和悅A30等車型都采用了鋁合金保險杠橫梁，這不僅提升了車輛的安全性能，也有助于提高燃油經(jīng)濟性和減少環(huán)境影響。另外，擠壓鋁主要在前保險杠防撞梁體現(xiàn)，后保險杠防撞梁較少采用，如蔚來ES6、蔚來ES8、北京X7等，下圖為蔚來ES6擠壓鋁后保險杠防撞梁
總之，隨著材料科學的發(fā)展和汽車工業(yè)對輕量化及環(huán)保要求的不斷提高，鋁合金等輕質(zhì)高強材料在保險杠橫梁等汽車部件中的應用將越來越普遍。
