乘用車阻尼材料發(fā)泡不良的分析和解決

湯蔚聰，錢純

(1.東風(fēng)本田汽車有限公司，湖北武漢 430056； 2.中國汽車技術(shù)研究中心漢陽專用汽車研究所，湖北武漢 430050)

乘用車阻尼材料發(fā)泡不良的分析和解決

湯蔚聰1，錢純2

(1.東風(fēng)本田汽車有限公司，湖北武漢 430056； 2.中國汽車技術(shù)研究中心漢陽專用汽車研究所，湖北武漢 430050)

主要對瀝青阻尼材料進行了介紹，以及通過FTA要因分析，對乘用車熱熔發(fā)泡型阻尼材料發(fā)泡厚度不足的情況進行了原因查找和分析解決，對生產(chǎn)過程中類似問題的解決起到一個很好的借鑒和參考作用。

瀝青阻尼材料；減振降噪；發(fā)泡不良

0 引言

隨著車輛逐漸進入千家萬戶，人們對汽車品質(zhì)的追求也越來越高。大家都希望自己的車能夠有一個舒適、安靜的環(huán)境。由于車輛行駛的時間要大大超過怠速的時間，所以在各類噪聲問題中，又以路噪問題最為引人關(guān)注。IQS投訴中，路噪投訴常年居于前列。降低路噪是每個公司必須考慮的重點問題。

噪聲的傳遞基本可以分為兩大類：空氣傳遞和結(jié)構(gòu)傳遞。對于路噪，通過輪胎、懸架、地板等結(jié)構(gòu)振動所發(fā)生和傳遞的噪聲成為了產(chǎn)生路噪的主要原因。減小這些部件的振動能很好地控制路噪的傳遞。

在阻尼材料發(fā)明出來以前，汽車上抑制車身和地板噪聲振動的方法，一般都是在薄壁結(jié)構(gòu)處增加板厚或者局部結(jié)構(gòu)增強來達到提高剛度的目的。后來認識到阻尼材料的作用以后，將阻尼材料粘貼到薄壁結(jié)構(gòu)處，可以在減振降噪的同時降低鋼板厚度，減輕車身質(zhì)量。

而其中瀝青阻尼材料又因其阻尼因子高、工作溫度適合、價格便宜等優(yōu)點成為阻尼材料的首選。

1 車輛瀝青阻尼材料的成分及類型

一般的阻尼材料是由高分子材料(橡膠和塑料)為基材組成，這些材料的價格較貴。

瀝青型阻尼材料的基本配方是以瀝青為基材，并配入大量無機填料混合而成，需要時再加入適量的塑料、樹脂和橡膠等。瀝青本身是一種具有中等阻尼值的材料。決定阻尼材料阻尼性能的另一個因素是填料的種類和數(shù)量。在瀝青和填料的界面上因摩擦而產(chǎn)生的能耗，在振動的衰減中起著主要的作用。

按照使用部件和技術(shù)要求的不同，瀝青型阻尼材料大致可分4種類型，可將其制成薄板形式。

(1)熔融型。此種板材熔點低，加熱后流動性好，能流平整個汽車底部等構(gòu)件，在汽車烘漆加熱時一并進行加熱。

(2)熱熔型。在板材的表面涂有一層熱熔膠，以便在汽車烘漆加熱時熱熔膠融化粘合，它一般用作汽車底部內(nèi)襯。

(3)自黏型。在板材的表面涂上一層自黏性壓敏膠，并覆蓋隔離紙，一般用在汽車頂部和側(cè)蓋板部分。

(4)磁性型。在板材的配方中填充大量的磁粉，經(jīng)充磁機充磁后具有磁性，可與金屬殼體貼合，一般用在車門等部位。

車輛地板由于比較平整且施工較方便，所使用的一般為瀝青熱熔型阻尼材料。

2 瀝青阻尼材料減振降噪的原理及應(yīng)用部位

阻尼就是材料在承受周期應(yīng)變時以熱量的方式耗散機械能的能力，即為阻礙物體做相對運動并把運動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿囊环N作用。對于車輛來說，阻尼材料可以把車輛振動時的能量轉(zhuǎn)化為阻尼材料內(nèi)部的熱能并且耗散出去，起到減振降噪的效果。

汽車的車身或地板等薄壁結(jié)構(gòu)處，其鋼板厚度為0.8～1.2 mm，這些部位的損耗因子η=0.003～0.03。η值太低，無法很好地衰減振動，必須通過粘貼阻尼材料來提高這些部位的損耗因子。

圖1—2為某公司生產(chǎn)的兩種瀝青阻尼材料的損耗因子圖。

圖1 熱熔型阻尼材料損耗因子曲線

圖2 發(fā)泡型阻尼材料損耗因子曲線

可以看出：兩種瀝青阻尼材料的損耗因子均在0.05以上，其中最佳工作溫度下的損耗因子達到約0.2，能大大提高薄壁結(jié)構(gòu)的減振降噪能力。

3 瀝青阻尼材料發(fā)泡不良的發(fā)現(xiàn)

在一款新車型中，使用的均為熱熔發(fā)泡型瀝青阻尼材料，前地板上使用了6塊，初始厚度2.0 mm，中地板和后地板上使用了5塊，初始厚度3.0 mm，發(fā)泡率均為1.5倍。如圖3所示。

圖3 某車型地板阻尼墊示意圖

對阻尼材料單品厚度和發(fā)泡率均要求偏差不超過10%，列出管理表格，如表1所示。

表1 發(fā)泡型阻尼材料厚度管理限值

根據(jù)管理要求，要在PA車間烘烤完畢后的白車身上，利用膜厚儀，對阻尼材料的厚度進行檢測。

通過測試發(fā)現(xiàn)：T2.0厚度的阻尼材料發(fā)泡后厚度合格，滿足要求；但是T3.0厚度的阻尼材料發(fā)泡后平均厚度在3.4 mm左右，無法達到要求的最下限。

由于此問題屬于質(zhì)量管理問題，且今后會對路噪產(chǎn)生影響，有增加路噪問題投訴的風(fēng)險，所以需要重點解決。

4 瀝青阻尼材料發(fā)泡不良的分析和解決

對阻尼材料發(fā)泡不良進行FTA要因分析，如圖4所示。

圖4 針對阻尼材料發(fā)泡不良的FTA分析

針對FTA分析的相關(guān)問題進行逐項排除。

4.1 人員因素

首先分析人員操作的問題。通過觀察，對比設(shè)計圖紙，確認阻尼材料放置位置沒有問題。通過與涂裝車間負責(zé)人及操作員的溝通，排除了操作不規(guī)范的問題。

4.2 設(shè)備因素

人員不存在問題，接下來考慮設(shè)備的問題。對白車身進行烘烤，主要是烘烤溫度和在需求溫度下持續(xù)時間的問題。并且最重要的步驟為中涂烘烤。中涂烘烤完畢以后，阻尼材料的發(fā)泡基本定型，之后的閃干爐和上涂烘烤不會對發(fā)泡厚度造成太大影響。SEPC中要求阻尼材材料在中涂烘烤溫度為140 ℃下烘烤20 min。

為了了解現(xiàn)狀，作者進行了溫度測試試驗。如圖5所示，在白車身中后地板T3.0 mm厚度阻尼材料邊上放了5個溫度傳感器，在前地板T2.0 mm厚度阻尼材料邊上放置了1個參考傳感器。將中涂烘烤時在140 ℃溫度下持續(xù)時間記錄下來，如表2所示。

圖5 溫度傳感器位置

測點位置123456140℃以上時間/min181516182325

通過測試發(fā)現(xiàn)：中涂烘烤時，由于各個位置結(jié)構(gòu)形狀不同，保持在140 ℃以上的時間也有所差異。并且后地板部位無法達到SPEC要求。

與涂裝車間負責(zé)人溝通此事，作者了解到，由于產(chǎn)量提升，生產(chǎn)節(jié)拍加快，導(dǎo)致目前的烘烤時間略有不足。但涉及產(chǎn)量和成本的問題，在設(shè)備上很難做出改進。

這種情況迫使作者繼續(xù)尋找另外可能的解決方法。通過再次分析中涂烘烤溫度，作者發(fā)現(xiàn)，在測點5處是能夠達到SPEC要求的，但測點5附近的阻尼材料仍然存在發(fā)泡不良的問題。這讓作者考慮，需要對阻尼材料本身進行調(diào)查。

4.3 材料因素

首先對阻尼材料的未發(fā)泡初始厚度做測試。3.0 mm厚度的材料，管理要求在2.7～3.3 mm之間。作者抽查了公司里的一部分供貨樣品，每片材料測10點，取平均厚度。

表3 單品厚度測試結(jié)果

測試結(jié)果雖然合格，所有阻尼材料都符合要求，但初始厚度的值均非常接近下限值，這對發(fā)泡后厚度有不良影響。

接下來對發(fā)泡率影響因素進行調(diào)查。發(fā)泡率的主要影響因素有攪拌時間及發(fā)泡劑的添加比例。攪拌的不均勻及發(fā)泡劑添加不足均會造成發(fā)泡厚度不足。

對攪拌時間進行調(diào)查。表4為各個不同攪拌時間的發(fā)泡倍率。

從測試看出：只要攪拌均勻，不同攪拌時間對發(fā)泡率影響不大，且廠家表示他們的攪拌時間均在10 min以上。

表4 攪拌時間對發(fā)泡率影響的測試結(jié)果

對材料的發(fā)泡劑添加狀況進行調(diào)查。發(fā)泡劑投入量設(shè)定比例為1%～1.2%。目前廠家使用稱量工具為臺秤，最大稱重為60 kg，精度10 g。目前基本所有稱量，包括原料和發(fā)泡劑，都通過此臺秤進行。且此臺秤長期使用，留有較多物料殘留，且未校準，稱重不準確。發(fā)泡劑添加量較少，可能造成發(fā)泡劑稱重不準確，比例偏低。

4.4 對策及驗證

由于設(shè)備更改不易，針對這兩個原材料的情況，作者向廠家提出改進措施：(1)提高阻尼材料單品初始厚度，管理值從2.7～3.3 mm變更為3.0～3.3 mm，往上限管理。(2)用更精確的電子秤對發(fā)泡劑進行稱重，并且此電子秤專用發(fā)泡劑的稱重要保證發(fā)泡劑的投入比例正確。對電子秤定期校準。

針對此對策，作者同廠家進行了效果驗證。廠家提供了改進后的阻尼材料進行裝車，作者對白車身烘烤后的阻尼材料進行厚度測試，結(jié)果表明，所有阻尼材料發(fā)泡后厚度均達到了要求。

5 總結(jié)

在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)問題之后，通過FTA分析，找出所有要因，從成本最低、最容易入手的方向去進行方案對策。用最小化的代價獲得最好的效果，這是每個生產(chǎn)過程中都追求的方向。這次問題的發(fā)現(xiàn)和解決，為生產(chǎn)過程中解決類似問題提供了一個很好的經(jīng)驗和借鑒。

【1】徐承漠，李洪林，林長宏.汽車防震隔音熱塑性片材的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].汽車工藝與材料,2001(9):23-25. XU C M,LI H L,LIN C H.Current Status and Development of Automotive Shockproof and Noisepnof Thermoplastic Plates[J].Automobile Technology & Material,2001(9):23-25.

【2】劉隸華.粘性阻尼減震降噪應(yīng)用技術(shù)[M].北京：宇航出版社，1990.

【3】李洪林.瀝青阻尼材料在汽車上的應(yīng)用與發(fā)展[J].汽車技術(shù),2003(12):34-36. LI H L.Application and Development of Asphalt Damping Material in Automotive Area[J].Automobile Technology,2003(12):34-36.

Analysis and Solution of the Bad-foaming of Damping Material for Vehicle

TANG Weicong1,QIAN Chun2

(1.Dongfeng Honda Automobile Co.,Ltd., Wuhan Hubei 430056,China; 2.Hanyang Special Purpose Vehicle Institute，China Automotive Technology & Research Center, Wuhan Hubei 430050,China)

The asphalt damping material was mainly introduced. Through the FTA factor analysis, reasons search and analysis solving for the vehicle hot melt foaming type damping material insufficient thickness after foaming were done. It provides reference for solving the similar problems in vehicle production process.

Asphalt damping material; Shock absorption and noise reduction; Bad-foaming

2017-04-05

湯蔚聰，男，本科，助理工程師，研究方向為乘用車噪聲振動相關(guān)領(lǐng)域。E-mail：304926649@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.004

U465.6

B

1674-1986(2017)06-016-03