喷涂型阻尼材料可行性分析

杨报军

（奇瑞汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241006）

1 开发背景

车用阻尼材料常见的种类有：沥青垫、丁基阻尼贴片、喷涂型阻尼材料等，常用于汽车地板、顶盖、四门等位置，起到衰减振动，降低噪音的作用。

传统的固态沥青垫，通常是需要每种车型依据车身内部结构不同，而开发不同形状的沥青垫，对于多车型混线生产而言，增加了现场的库存及管理、物流难度。鉴于上述的各种问题，应运而生了液态施工PVC涂料，通常是采用机器人进行施工。

表1 公司及其他公司车型使用情况对比

公司目前普遍采用的是黑色沥青垫作为车身减振阻尼材料，实际应用过程中也存在居多弊端，如：

1）重量较重，单车重量达10kg；

2）需专人频繁搬运，影响HPV；

3）沥青垫表面粉尘较大，影响油漆车间的清洁性度；

4）无法布置在前围及顶棚等结构复杂且NVH重要部位；

5）沥青垫装配过程中，产生沥青粉末以及其表面上的浮沉粘附到车身上后，产生车身颗粒；

6）沥青垫原材料是车内有害物来源之一，气味较大，VOC性能差，将来可能会与国家法规冲突。

2 喷涂型阻尼材料概述

LASD（Liquid Applied Sound Deadener）即为液态可喷涂型阻尼隔音材料，它是以PVC塑溶胶或某些水性材料为基材的减振阻尼复合涂料，在140℃（有效金属温度）20分钟下能很好地粘接于电泳完成的钣金之上。该材料具有良好的阻尼特性及触变性。LASD与传统沥青垫相比，拥有重量轻、用量少、阻尼性能优异、施工一致性好，不受钣金形面及材料成型等因素限制的优点，已被国外较多车企应用，是替代沥青垫的良好材料。

（1）重量：同等使用情况下，LASD比沥青垫轻21.25%，比丁基阻尼贴片轻37%。

图2 三种材料密度对比

（2）阻尼性能：阻尼是指阻碍物体的相对运动、并把运动能量转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。阻尼因子可以是说是简谐振动，是一种理想的状态，实际上，振动是会慢慢的减弱，直至停止，这其中就有一个阻力系数，就像摩擦系数一样。

图3 阻尼因子

阻尼的作用主要包含：有助于减少机械结构的共振振幅，从而避免结构因震动应力达到极限造成机构破坏；有助力于机械系统受到瞬时冲击力，很快恢复到稳定状态；有助力减少因机械振动产和的声辐射，降低机械性噪声；可以提高各类机床、仪器等的加工精度、测量精度和工作精度；有助于降低结构传递振动的能力。

（3）施工工艺

图4 铺沥青垫

图5 LASD喷涂

表2 施工工艺优劣对比

针对沥青垫、丁基阻尼贴片、喷涂型阻尼材料，从重量、阻尼性能、施工工艺等进行应用对比，其中喷涂型阻尼材料的应用优势主要体现在：

1）减少现场沥青垫的堆放及物流、库存问题；

2）解决固态沥青垫烘烤后易脱落问题；

3）减少生产工序、工位及人员，提高生产效率；

4）解决沥青垫的气泡问题；

5）降低车身重量，减少车间的沥青碎片粉尘污染；

6）提供优良的隔音、抗震、静音效果。

后续喷涂型阻尼材料发展方向主要为提高质量，减少投资；减少能耗；改善操作环境。

3 国内外供应商产品性能分析

目前国内销售及生产此类产品的厂家共三家，分别为：德国汉高（产地上海）、韩国爱得利（产地苏州）、依多科（产地上海/芜湖）。汉高及依多科为公司体系内供应商。

3.1 产品应用分析

表3 产品应用情况对比

3.2 产品性能及技术要求

表4 产品性能及技术要求

说明：由于沥青垫与LASD材料属性不同，产品性能要求及测试方法亦不相同，无法进行平行对比。

3.3 环保性能对比

表5 环保性能对比

沥青垫产品的主要成分为沥青、云母粉、重钙、改性剂等，除沥青材料外，其他成分可以统一视为填料，沥青垫产品的有害成分均来自沥青材料。

沥青垫所用沥青为石油沥青，是原油蒸馏后的残渣，由于它在生产过程中曾经高温蒸馏至400 ℃以上，因而所含挥发成分较少，但是仍有部分高分子碳氢化合物未经挥发，从而对人体健康造成危害。

3.4 产品成本及设备费用对比

表6 产品成本及设备费用对比

3.5 单车用量、材料及成本预估

表7 以某一车型为例预估单车用量、材料及成本

4 实车喷涂验证

图6 CAE分析得出的LASD喷涂位置

图7 验证LASD 手工喷涂设备

图8 LASD阻尼优化仿真分析结果

图9 LASD实车喷涂状态-固化前

图10 LASD实车喷涂 状态-固化后

通过前期对车型的阻尼CAE分析，得出LASD 材料的喷涂位置，根据该位置进行实车喷涂验证。根据实际喷涂状态以及尺寸估计，本次LASD验证，单车用量为4.3 kg，相较原沥青垫减重4 kg，同时增加了前围及顶盖的阻尼材料，理论上对NVH 性能会有一定提升，具体整车性能差异等待NVH 部门进行专项性能测试后方可得出最终结果。

5 效果对比

表8

综合比对阻尼材料与沥青垫的各项性能，总结如下：

1）喷涂型阻尼材料较沥青垫有重量轻、性能好的优点；

2）沥青垫有三种配方，每种配方又分冬季、夏季两种配方，质量控制难度大，尤其是在每年冬夏交替的季节，车间反馈沥青垫有开裂、低温脆化等质量问题，而阻尼材料只用一种配方即可满足不同季节的温度变化，质量控制容易；

3）由于各车型车身结构设计不同，需要现有的内饰设计师根据不同车身结构设计不同沥青垫的零件，通常一款车型需要设计十几种零件，这样包括零件设计、零件认可、IMAN维护等都耗费了大量的设计人力。而阻尼材料只需要调整机器人喷涂参数，不需要前期设计；

4）沥青垫容易出现局部鼓包、脱落等质量缺陷，而阻尼材料因为其是雾化粘附，不存在以上质量问题；

5）沥青垫需要在现场有库存，这样即占用了操作空间，而阻尼材料通过管路集中供胶，不存在现场存储问题。

6 结语

喷涂型阻尼材料可行性分析，主要是基于其独有的特点，降低成本、轻量化还有环保。其次就是LASD可以直接和主机厂的机械臂兼容，不需要对生产线大动干戈。从轻量化方面采用LASD可以直接减重20～40%，因其工艺又成熟、原料又环保、减重效果明显，其次最关键就是投资及材料成本。另外关于 NVH的综合目标是在留存一点的环境噪音的基础上，尽可能地降低细小杂音，尤其是各部件摩擦导致的声响。

从以上均可以表明，LASD与传统沥青垫相比，拥有重量轻、用量少、阻尼性能优异、施工一致性好，不受钣金形面及材料成型等因素限制的优点，从新工艺、新技术方面LASD技术将会普遍被接受、采纳和应用，同时为我们后序正式应用实施提供参考和准备工作。