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汽車減振降噪的不同阻尼材料

作者微信號:Auto-NVH   來源:汽車NVH之家 的公眾號  熱度:2689  時間:2018-04-19 12:09:13

在汽車行駛的過程中,總有多種噪聲存在,它們通過空氣傳播和結構振動被傳遞到汽車客艙。噪聲源主要包括發動機和變速箱、進排氣系統、傳動和轉向系統、風、路況和輪胎等。根

在汽車行駛的過程中,總有多種噪聲存在,它們通過空氣傳播和結構振動被傳遞到汽車客艙。噪聲源主要包括發動機和變速箱、進排氣系統、傳動和轉向系統、風、路況和輪胎等。

根據噪聲性質的不同,汽車降噪分為吸音降噪、隔音降噪、阻尼(減振)降噪和主動降噪等不同方法。

發動機噪聲、路噪、胎噪等都是受激勵振動或者振動傳遞所產生的噪聲屬于汽車結構噪聲,大多屬于中低頻噪聲。低頻噪聲通常超出人的聽力范圍不易被察覺,對生理的直接影響沒有高頻噪聲明顯。但低頻噪聲卻接近人體器官的共振頻率,會對心血管系統、神經系統、消化系統以及代謝功能產生損害影響健康。對于降低結構噪聲,我們可以從阻尼降噪入手。

按主要分布位置分類的汽車阻尼

阻尼和阻尼材料

阻尼(Damping)是指阻礙物體的相對運動、把振動能轉化為熱能或其他可以耗散能量的一種作用。材料的阻尼越大,結構振動越弱、噪聲越小。汽車車身由多種金屬材料組成,但一般金屬材料(例如鋼板)的固有阻尼都很小。

阻尼材料是將機械振動能和聲能轉變為熱能耗散以達到減振降噪目的的材料。在汽車、機械、兵器、航空航天、艦船等領域中,常用阻尼減振技術將外加的(高)阻尼材料附著在結構件表面得到復合阻尼,通過耗散結構件的振動能量有效控制其振動水平從而降噪。

加入阻尼材料以后,復合阻尼因子越大、溫域(阻尼材料工作溫度范圍)越寬,減振降噪的效果就越好。

通過隔音阻尼材料獲得

復合阻尼因子以增加振動能量的損耗

汽車阻尼材料

汽車阻尼材料包括粘彈阻尼材料、高阻尼涂料、高阻尼合金、復合型阻尼鋼板、高聚物阻尼材料等。在這些阻尼材料中,使用的比較成熟是粘彈阻尼材料和高阻尼涂料。

瀝青阻尼片(左)

可液態噴涂阻尼材料(LASD)(右)

在粘彈阻尼材料中,應用較多的是瀝青阻尼片。它是以瀝青為主的薄片狀材料,用于大面積殼體減振降噪。瀝青阻尼片分為磁性型、自粘型和熱熔型三類。

磁性瀝青阻尼片在汽車車體的一些豎直面(例如車門等)或者傾斜面(例如輪罩等)上使用,需要在瀝青阻尼和汽車鈑金的貼合面之間添加磁粉將其吸附在這些豎直或傾斜面的表面,通過涂裝線時在一定的溫度下(140℃-180℃)熔融,冷卻后粘附在車身上。

自粘型瀝青阻尼片與前者相似,通過在表面涂膠并覆蓋隔離紙,使用時除去隔離紙粘貼于車內立面或斜面等部位。

熱熔型瀝青阻尼主要用于汽車地板等平面,將其平鋪在地板上,通過涂裝線烘房在140℃-180℃熔融、冷卻后粘附在地板上。

鋪在汽車地板上的瀝青阻尼片

瀝青阻尼片材料成本低,但需要預成型剪裁成特定形狀,需要儲存、運輸,只能手工操作,難以控制,對質量和一致性都有影響。瀝青阻尼片的機械強度低,適用溫域窄、容易受到氣溫冷熱影響(天熱時變軟變粘、天冷時變硬變脆),密度高重量大、復合阻尼因子低(不超過0.1),并且污染嚴重。

高阻尼涂料,即可噴涂型隔音阻尼(Liquid Applied Sound Deadener, 簡稱LASD)材料,是一種高分子功能涂料,特別適合用于空間曲面結構。早期的LASD采用PVC和環氧基,阻尼因子略大于瀝青阻尼片,實現了機器人操作。新一代橡膠基和水性LASD出現后,不僅具有自動化的優勢,還進一步提升了減振降噪性能——

1.阻尼性能優化

LASD可通過定制高分子調制阻尼性能,進一步優化降噪區間(溫域,0-40℃),復合阻尼因子提高到0.15-0.3(3 kg/m2),更有效的實現結構噪音從振動能到熱能的消耗。

2.減重貢獻巨大

通過振動模式分析(下方左圖)和機器人操作,優化了所覆蓋的振動位置,只對振動強度大的區域進行覆蓋(下方右圖中紅色線圈內的區域),減少了覆蓋面積但卻提升了覆蓋效果。更少的隔音阻尼材料與大片瀝青等效,與使用瀝青阻尼片相比,降低了施工厚度、重量和存儲和運輸成本。

過振動模式分析,小面積的LASD(右圖紅色圈內)

可達到與大面積瀝青片(中圖矩形黑底部分)

相同的阻尼效果

漢高通過對完整車體聲學研究分析,并在實際駕駛試驗中證實:LASD相對于瀝青阻尼,在涂裝烘烤后材料密度更低。因此在同等的施工面積上,LASD使汽車總重量減小。

3.高效率、自動化

由于使用機器人對車身多處進行減振降噪,LASD的可重復性和生產節拍高,誤差≤5mm(視機器人的精度而定),一致性好。對于不同車型,只需調整機器人仿形與噴涂參數而無需進行瀝青阻尼片設計開發驗證等過程,提高了設計和應用的靈活性。

從視頻中可見,LASD可以進行水平、垂直和向頂部噴涂,與車底涂膠類似無氣噴涂或直流擠出,無飛濺,不會對焊裝或涂裝車間造成污染。另外,LASD具有寬烘烤窗口,提高了生產效率、降低了能耗。

4.可持續發展、低VOC排放

橡膠基和水性LASD具有極低的VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)和甲醛排放的優點,極大地減少了車內排放,同時還使用可再生原材料具有可持續發展性,安全、健康、環保。

轉自:漢高公司微信公眾號

4月25-26日第二屆北京新能源汽車NVH研討會,有北汽新能源方華、上海汽車變速器張加林、澳汰爾羅峰、廣汽劉淵、豹馳聲學新波、海德聲科龔海峰、美國車橋AAM柳建華、江淮殷金祥、傲銳謝曉龍、北京科大范讓林、北汽新能源姚嬋娟、國金汽車鄒岳、空調國際朱林峰13位專家將出席演講。

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