噴涂型阻尼材料可行性分析

楊報軍

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241006）

1 開發(fā)背景

車用阻尼材料常見的種類有：瀝青墊、丁基阻尼貼片、噴涂型阻尼材料等，常用于汽車地板、頂蓋、四門等位置，起到衰減振動，降低噪音的作用。

傳統(tǒng)的固態(tài)瀝青墊，通常是需要每種車型依據(jù)車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，而開發(fā)不同形狀的瀝青墊，對于多車型混線生產(chǎn)而言，增加了現(xiàn)場的庫存及管理、物流難度。鑒于上述的各種問題，應運而生了液態(tài)施工PVC涂料，通常是采用機器人進行施工。

表1 公司及其他公司車型使用情況對比

公司目前普遍采用的是黑色瀝青墊作為車身減振阻尼材料，實際應用過程中也存在居多弊端，如：

1）重量較重，單車重量達10kg；

2）需專人頻繁搬運，影響HPV；

3）瀝青墊表面粉塵較大，影響油漆車間的清潔性度；

4）無法布置在前圍及頂棚等結(jié)構(gòu)復雜且NVH重要部位；

5）瀝青墊裝配過程中，產(chǎn)生瀝青粉末以及其表面上的浮沉粘附到車身上后，產(chǎn)生車身顆粒；

6）瀝青墊原材料是車內(nèi)有害物來源之一，氣味較大，VOC性能差，將來可能會與國家法規(guī)沖突。

2 噴涂型阻尼材料概述

LASD（Liquid Applied Sound Deadener）即為液態(tài)可噴涂型阻尼隔音材料，它是以PVC塑溶膠或某些水性材料為基材的減振阻尼復合涂料，在140℃（有效金屬溫度）20分鐘下能很好地粘接于電泳完成的鈑金之上。該材料具有良好的阻尼特性及觸變性。LASD與傳統(tǒng)瀝青墊相比，擁有重量輕、用量少、阻尼性能優(yōu)異、施工一致性好，不受鈑金形面及材料成型等因素限制的優(yōu)點，已被國外較多車企應用，是替代瀝青墊的良好材料。

（1）重量：同等使用情況下，LASD比瀝青墊輕21.25%，比丁基阻尼貼片輕37%。

圖2 三種材料密度對比

（2）阻尼性能：阻尼是指阻礙物體的相對運動、并把運動能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他可以耗散能量的一種作用。阻尼因子可以是說是簡諧振動，是一種理想的狀態(tài)，實際上，振動是會慢慢的減弱，直至停止，這其中就有一個阻力系數(shù)，就像摩擦系數(shù)一樣。

圖3 阻尼因子

阻尼的作用主要包含：有助于減少機械結(jié)構(gòu)的共振振幅，從而避免結(jié)構(gòu)因震動應力達到極限造成機構(gòu)破壞；有助力于機械系統(tǒng)受到瞬時沖擊力，很快恢復到穩(wěn)定狀態(tài)；有助力減少因機械振動產(chǎn)和的聲輻射，降低機械性噪聲；可以提高各類機床、儀器等的加工精度、測量精度和工作精度；有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動的能力。

（3）施工工藝

圖4 鋪瀝青墊

圖5 LASD噴涂

表2 施工工藝優(yōu)劣對比

針對瀝青墊、丁基阻尼貼片、噴涂型阻尼材料，從重量、阻尼性能、施工工藝等進行應用對比，其中噴涂型阻尼材料的應用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

1）減少現(xiàn)場瀝青墊的堆放及物流、庫存問題；

2）解決固態(tài)瀝青墊烘烤后易脫落問題；

3）減少生產(chǎn)工序、工位及人員，提高生產(chǎn)效率；

4）解決瀝青墊的氣泡問題；

5）降低車身重量，減少車間的瀝青碎片粉塵污染；

6）提供優(yōu)良的隔音、抗震、靜音效果。

后續(xù)噴涂型阻尼材料發(fā)展方向主要為提高質(zhì)量，減少投資；減少能耗；改善操作環(huán)境。

3 國內(nèi)外供應商產(chǎn)品性能分析

目前國內(nèi)銷售及生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家共三家，分別為：德國漢高（產(chǎn)地上海）、韓國愛得利（產(chǎn)地蘇州）、依多科（產(chǎn)地上海/蕪湖）。漢高及依多科為公司體系內(nèi)供應商。

3.1 產(chǎn)品應用分析

表3 產(chǎn)品應用情況對比

3.2 產(chǎn)品性能及技術(shù)要求

表4 產(chǎn)品性能及技術(shù)要求

說明：由于瀝青墊與LASD材料屬性不同，產(chǎn)品性能要求及測試方法亦不相同，無法進行平行對比。

3.3 環(huán)保性能對比

表5 環(huán)保性能對比

瀝青墊產(chǎn)品的主要成分為瀝青、云母粉、重鈣、改性劑等，除瀝青材料外，其他成分可以統(tǒng)一視為填料，瀝青墊產(chǎn)品的有害成分均來自瀝青材料。

瀝青墊所用瀝青為石油瀝青，是原油蒸餾后的殘渣，由于它在生產(chǎn)過程中曾經(jīng)高溫蒸餾至400 ℃以上，因而所含揮發(fā)成分較少，但是仍有部分高分子碳氫化合物未經(jīng)揮發(fā)，從而對人體健康造成危害。

3.4 產(chǎn)品成本及設備費用對比

表6 產(chǎn)品成本及設備費用對比

3.5 單車用量、材料及成本預估

表7 以某一車型為例預估單車用量、材料及成本

4 實車噴涂驗證

圖6 CAE分析得出的LASD噴涂位置

圖7 驗證LASD 手工噴涂設備

圖8 LASD阻尼優(yōu)化仿真分析結(jié)果

圖9 LASD實車噴涂狀態(tài)-固化前

圖10 LASD實車噴涂 狀態(tài)-固化后

通過前期對車型的阻尼CAE分析，得出LASD 材料的噴涂位置，根據(jù)該位置進行實車噴涂驗證。根據(jù)實際噴涂狀態(tài)以及尺寸估計，本次LASD驗證，單車用量為4.3 kg，相較原瀝青墊減重4 kg，同時增加了前圍及頂蓋的阻尼材料，理論上對NVH 性能會有一定提升，具體整車性能差異等待NVH 部門進行專項性能測試后方可得出最終結(jié)果。

5 效果對比

表8

綜合比對阻尼材料與瀝青墊的各項性能，總結(jié)如下：

1）噴涂型阻尼材料較瀝青墊有重量輕、性能好的優(yōu)點；

2）瀝青墊有三種配方，每種配方又分冬季、夏季兩種配方，質(zhì)量控制難度大，尤其是在每年冬夏交替的季節(jié)，車間反饋瀝青墊有開裂、低溫脆化等質(zhì)量問題，而阻尼材料只用一種配方即可滿足不同季節(jié)的溫度變化，質(zhì)量控制容易；

3）由于各車型車身結(jié)構(gòu)設計不同，需要現(xiàn)有的內(nèi)飾設計師根據(jù)不同車身結(jié)構(gòu)設計不同瀝青墊的零件，通常一款車型需要設計十幾種零件，這樣包括零件設計、零件認可、IMAN維護等都耗費了大量的設計人力。而阻尼材料只需要調(diào)整機器人噴涂參數(shù)，不需要前期設計；

4）瀝青墊容易出現(xiàn)局部鼓包、脫落等質(zhì)量缺陷，而阻尼材料因為其是霧化粘附，不存在以上質(zhì)量問題；

5）瀝青墊需要在現(xiàn)場有庫存，這樣即占用了操作空間，而阻尼材料通過管路集中供膠，不存在現(xiàn)場存儲問題。

6 結(jié)語

噴涂型阻尼材料可行性分析，主要是基于其獨有的特點，降低成本、輕量化還有環(huán)保。其次就是LASD可以直接和主機廠的機械臂兼容，不需要對生產(chǎn)線大動干戈。從輕量化方面采用LASD可以直接減重20～40%，因其工藝又成熟、原料又環(huán)保、減重效果明顯，其次最關鍵就是投資及材料成本。另外關于 NVH的綜合目標是在留存一點的環(huán)境噪音的基礎上，盡可能地降低細小雜音，尤其是各部件摩擦導致的聲響。

從以上均可以表明，LASD與傳統(tǒng)瀝青墊相比，擁有重量輕、用量少、阻尼性能優(yōu)異、施工一致性好，不受鈑金形面及材料成型等因素限制的優(yōu)點，從新工藝、新技術(shù)方面LASD技術(shù)將會普遍被接受、采納和應用，同時為我們后序正式應用實施提供參考和準備工作。