汽車車身NVH減振降噪材料及技術(shù)的應(yīng)用

施亮

（滁州市交通技工學(xué)校，安徽 滁州 239000）

汽車車身NVH減振降噪材料及技術(shù)的應(yīng)用

施亮

（滁州市交通技工學(xué)校，安徽 滁州 239000）

本文主要對汽車車內(nèi)噪聲來源及產(chǎn)生進(jìn)行了分析，結(jié)合SRV成品車的NVH整改對車身減振降噪材料及技術(shù)的應(yīng)用作了詳細(xì)說明，并根據(jù)試驗結(jié)果表明此類材料及技術(shù)實施可以取得較好效果。

汽車；減振降噪；噪聲；振動；密封；技術(shù)

一、引言

汽車NVH是英文noise（噪聲）、vibration（振動）、harshness（不平順性）的縮寫，是近年來人們對環(huán)保意識的增加而對汽車，尤其是乘用車提出的新要求，是現(xiàn)代汽車設(shè)計和生產(chǎn)質(zhì)量的新標(biāo)準(zhǔn)。隨著汽車制造技術(shù)的進(jìn)步，人們越來越關(guān)注乘用車車內(nèi)噪聲、振動的控制，車內(nèi)的噪聲控制水平已成為衡量乘用車制造質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。

對于國內(nèi)的汽車制造廠來說，由于汽車制造技術(shù)基礎(chǔ)比較薄弱，在汽車的設(shè)計之初，很難將控制整車NVH品質(zhì)的動力總成、車身結(jié)構(gòu)及底盤減振等要素設(shè)計到位，因此總是在成品車出來之后再進(jìn)行整車NVH的整改，本文就是針對成品車車身應(yīng)用的被動降噪技術(shù)及減振降噪材料進(jìn)行說明。

二、車內(nèi)噪聲的來源及傳遞方式

N V H主要是研究車輛的噪聲和振動對整車性能和舒適性的影響。車輛的噪聲源，主要包括：發(fā)動機(jī)，排氣系統(tǒng)，高速行駛時的風(fēng)噪聲、輪胎噪聲。其它任何運(yùn)動的部件都有可能發(fā)出噪聲。車輛的振源，主要包括：發(fā)動機(jī)，傳動系統(tǒng)，不平的路面。車內(nèi)噪聲一般是由外界產(chǎn)生的噪聲傳遞到車內(nèi)的，噪聲傳遞的方式有兩種：一是通過空氣傳遞，二是通過固體（結(jié)構(gòu)）傳遞。對于傳遞到車內(nèi)的噪聲，有研究表明，一般對于中、低頻噪聲（3 0～4 0 0 H Z）來說是通過結(jié)構(gòu)振動傳遞的，而對于高頻噪聲則較多通過車身中的孔洞、縫隙等由空氣傳播到車內(nèi)部，如果能夠削弱或消除固體傳播，則可使車內(nèi)噪聲大大降低。

對汽車噪聲控制來說，影響車內(nèi)噪聲的外界噪聲源主要有發(fā)動機(jī)、傳動系等動力總成產(chǎn)生的噪聲、路面激勵產(chǎn)生的噪聲、風(fēng)激勵車身鈑金產(chǎn)生的噪聲、進(jìn)排氣產(chǎn)生的噪音等。

三、車身減振降噪技術(shù)及材料的應(yīng)用

如前所述，影響車內(nèi)噪聲的因素非常多，涉及到整車的各個環(huán)節(jié)，但車內(nèi)噪音的產(chǎn)生是由外界激勵通過車身的孔洞、縫隙由空氣傳播，或是由車身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動傳遞到車內(nèi)形成的“b o o m i n g(嗡嗡)”聲。因此車身減振降噪技術(shù)無非就是控制車身的密封性，避免外部噪聲直接通過縫隙傳遞；設(shè)計合理的車身結(jié)構(gòu)，使整個白車身結(jié)構(gòu)模態(tài)的固有頻率避開外界產(chǎn)生的激勵頻率，從而削弱由于車身共振引起的車內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)度；應(yīng)用一些隔音、吸音材料，吸收車內(nèi)噪聲。對于成品車來說，通過實施一些減振降噪的材料來改善結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度或減弱鈑金的振動就成為一種切實可行的方法。

（一）車身密封性的整改實施及材料應(yīng)用

1、車身涂膠

對于汽車生產(chǎn)工藝來說，車身涂膠主要是通過焊裝、涂裝、總裝三大工藝來實現(xiàn)車身密封的。

焊裝用膠種類主要包括：折邊膠、隔振膠、點焊密封膠等。

涂裝用膠為：焊縫密封膠、P V C抗石擊涂料等。其中焊縫密封膠主要應(yīng)用與白車身內(nèi)外表面的焊縫、不規(guī)則的孔洞中，保證焊縫及孔洞處的密封。對焊縫來說，可以使用焊縫密封膠和點焊密封膠來進(jìn)行密封。

總裝用膠主要為玻璃膠，用來粘接前、后擋玻璃，側(cè)窗玻璃等，并起到周圈密封作用。

2、孔塞

整個白車身孔位有幾千個，除了安裝孔之外，還有焊接定位孔、避讓孔、工藝孔、漏液孔、減重孔等，這些孔位對于影響乘座艙密封的，在整車裝配過程中都應(yīng)開發(fā)孔塞或膠片等進(jìn)行封堵?？兹话汩_發(fā)成橡膠孔塞、鐵孔塞、P V C貼片及一些隔音膠片等，孔塞與車身相應(yīng)孔位應(yīng)配合緊密，不易松動或脫落。

地板、前圍（防火墻）上的孔位若密封不好，勢必會影響發(fā)動機(jī)及路面噪音泄漏進(jìn)來，因此必須進(jìn)行完全密封，一般此處在涂裝電泳后就用孔塞封堵，在孔塞邊緣還要進(jìn)行涂膠密封，由于涂裝溫度較高，此處孔塞一般為鐵孔塞或耐高溫橡膠孔塞。

3、空腔旁路密封

空腔旁路密封的原理即是通過對車身空腔（如側(cè)圍立柱空腔、門檻下邊梁空腔等）進(jìn)行堵塞密封，阻止汽車高速行駛時，氣流進(jìn)入空腔，在空腔中形成高速氣流撞擊薄板件形成轟鳴聲。

汽車旁路密封應(yīng)用的材料一般有海綿，膨脹膠片，三維預(yù)成型膨脹膠等。一般中低端的車型空腔中基本都應(yīng)用了海綿。而現(xiàn)代汽車生產(chǎn)也廣泛應(yīng)用了膨脹膠片和三維預(yù)成型膨脹膠，應(yīng)用于空腔的一些橫斷面上，通過對空腔一些易使進(jìn)氣流進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)行橫向堵塞，阻止形成空腔內(nèi)高速氣流。其中膨脹膠片是通過自粘層粘貼到車身鈑金上，通過涂裝高溫發(fā)泡（膨脹率達(dá)8 0 0%）來堵塞空腔，但膨脹膠片高溫發(fā)泡后，其剛性較差，且發(fā)泡過多有流掛的缺陷，因此其應(yīng)用于空腔較窄的區(qū)域。對于空腔較大的區(qū)域，應(yīng)用新型的三維預(yù)成型膨脹膠，能有效隔絕空腔。三維預(yù)成型膨脹膠中部是耐高溫塑料模具件，可以根據(jù)空腔形狀進(jìn)行開發(fā)，周圈安裝的膨脹膠能高溫膨脹，整個件安裝卡扣，可以直接固定到車身鈑金上。

4、車門的密封性

車門的密封性是影響整車密封強(qiáng)相關(guān)的因素，車門密封性相關(guān)因素較多，與其相關(guān)零部件有：車門及門框系統(tǒng)、鉸鏈、限位器、門密封膠條。其中車門及門框系統(tǒng)影響門密封性主要是設(shè)計及制造過程的控制，鉸鏈與限位器影響門密封性主要為設(shè)計、制造控制及車門裝調(diào)控制，門密封膠條主要是其斷面設(shè)計形式及材質(zhì)影響車門密封性。車門密封性在設(shè)計過程應(yīng)嚴(yán)格控制，若控制不好，后期整改的難度較大。

除了上述實施的整車密封措施外，還有其他一些密封方法，如在翼子板與A柱處的空腔，填充發(fā)泡材料進(jìn)行密封，可以減小高速氣流或胎噪從此處空腔流入前門處，從而盡量避免此處的噪音滲入車內(nèi)；在各安裝件的配合型面上加海綿或密封橡膠，以增加密封性等。

（二）車身減振性能的整改及材料的應(yīng)用

如前所述，中低頻噪聲主要是通過外界激勵引起車身結(jié)構(gòu)振動傳遞到車內(nèi)的，形成讓乘客難以忍受的“booming(嗡嗡)”聲，若在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠?qū)Y(jié)構(gòu)剛性進(jìn)行控制，使其白車身的模態(tài)激振頻率能盡量避開外界激勵頻率，那就基本控制車內(nèi)的中低頻噪聲。但車身結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及的技術(shù)含量相當(dāng)高，控制車身模態(tài)有相當(dāng)大的難度，基本需要對成品進(jìn)行降噪減振，由于車身已開發(fā)到位，整改難度及成本很高，因而一些減振材料就廣泛應(yīng)用到車身上。

1、車身阻尼墊的應(yīng)用

所謂阻尼減振技術(shù)，就是將高阻尼材料附著在結(jié)構(gòu)件表面，通過耗散結(jié)構(gòu)件的能量達(dá)到減振目的。這種方法不改變機(jī)器的聲輻射特征，卻能有效控制其振動水平，從而使噪聲減小[3]。

阻尼墊的一般有瀝青類阻尼墊和橡膠類阻尼墊。前者是以瀝青為主要材料，加入橡膠、纖維等的混合物，目前以開發(fā)出普通型、自粘型和熱融型阻尼墊，應(yīng)用到車身地板、前圍板等部位，通過涂裝烘房溶化，冷卻后粘接到車身鈑金上。鑒于其工藝特性，對于在一些立板或斜面上應(yīng)用阻尼墊，阻尼墊與鈑金粘接側(cè)加磁粉及涂膠將改善其工藝性。后者是以橡膠為主要材料的，再加入還氧樹脂等材料混合而成。

瀝青基阻尼墊是一種很好的減振材料，目前廣泛應(yīng)用于汽車上。其原理是通過內(nèi)部水平方向有較多纖維物質(zhì)，在鈑金發(fā)生振動時，由于其布置縱橫交錯，其內(nèi)摩擦力必然要吸收相當(dāng)多的動能量，從而達(dá)到減振、阻尼的效果。橡膠基阻尼墊則是以其本身所具有的粘彈性對結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻尼減振，通過橡膠分子鏈之間的粘性內(nèi)摩擦消耗部分振動能，減小了振動。

2、車身增強(qiáng)墊的應(yīng)用

車身增強(qiáng)墊是以環(huán)氧樹脂和P V C樹脂為基材的車身鋼板增強(qiáng)材料。這種片狀產(chǎn)品經(jīng)電泳工序固化，尤其適用于薄型鋼板的車身。對于成品車外板件或薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整時，可考慮使用增強(qiáng)墊，在鈑金表面通過粘貼增強(qiáng)墊，使其結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，提高剛性，改變板件與結(jié)構(gòu)件振動模態(tài)，從而達(dá)到抑制振動噪聲的目的。

增強(qiáng)墊一般在車身焊接過程中粘貼到指定鈑金表面，通過涂裝電泳工序受熱冷卻處理后基材變硬并牢固地貼到鈑金表面上，有很大的補(bǔ)強(qiáng)作用。有研究表明，其對鈑金的最大補(bǔ)強(qiáng)效果可達(dá)7倍以上。

除了應(yīng)用上述減振材料，在與外板件搭接的加強(qiáng)板及加強(qiáng)梁的涂膠槽內(nèi)，應(yīng)用了隔振膠進(jìn)行減振，在地板及輪包下涂敷的P V C膠，對鈑金振動能產(chǎn)生阻尼作用。

（三）車身吸音材料的應(yīng)用

車身上，大量使用了一些隔音、吸音材料，如前圍、頂蓋、發(fā)動機(jī)罩上。

車身吸音材料只要是指應(yīng)用一些吸音墊，這種材料有較好的吸收噪音的作用，看起來像海綿一樣，是一種厚而輕且較軟的泡沫狀塑料墊，可以使其任意彎曲，貼在發(fā)動機(jī)罩及前圍板上，可以吸收發(fā)動機(jī)產(chǎn)生在空氣中的聲波能量，消除混響。

四、結(jié)語

本文對汽車減振降噪材料及技術(shù)應(yīng)用的探討是基于車輛N V H整改來進(jìn)行的，應(yīng)用的為當(dāng)前廣泛應(yīng)用的被動降噪技術(shù)。整車N V H性能是一個系統(tǒng)性的問題，除了車身應(yīng)用減振降噪措施外，其它引起車身振動、產(chǎn)生車內(nèi)噪聲的源頭更應(yīng)該控制N V H性能，如發(fā)動機(jī)本身產(chǎn)生的噪音，降低輪胎與路面摩擦產(chǎn)生的噪聲及提高懸置、懸架系統(tǒng)的減振阻尼性能等。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車舒適性的要求越來越高，從而對汽車減振降噪技術(shù)的要求也越來越高。被動降噪技術(shù)在減振降噪方面取得了較大成就，但對于整車中、低頻的噪聲與振動的控制還不很完善，因此隨著技術(shù)進(jìn)步，主動降噪控制技術(shù)必將應(yīng)用到汽車上。目前主動降噪控制技術(shù)已在國外一些技術(shù)雄厚的生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品中加以應(yīng)用，如噪聲的有源控制“反噪聲”技術(shù)、智能材料與電子匹配控制技術(shù)等，但總的來說，此類技術(shù)的研究與應(yīng)用尚處于發(fā)展階段，與技術(shù)成熟和普及還有一定距離。

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U463.213

A

1671-5993（2010）03-0069-03

2010-09-06

施亮（1975），男，安徽舒城人，滁州市交通技工學(xué)校講師。