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浅析汽车车身用NVH声学包装材料
2018-02-27 14:14:03·
目前，世界各大跨国汽车公司均在汽车研发流程的各个阶段，将汽车的NVH性能等同于安全性、燃油经济性和排放等性能，进行设计和控制。在世界著名的汽车质量评估机构J.D.Power 评估汽车质量性能指标中有近1/3的质量指标与汽车的NVH直接相关。随着我国汽车产业的跨越式发展，汽车的大众化和普及以及中国汽车顾客群的成熟，人们
目前，世界各大跨国汽车公司均在汽车研发流程的各个阶段，将汽车的NVH性能等同于安全性、燃油经济性和排放等性能，进行设计和控制。在世界著名的汽车质量评估机构J. D. Power 评估汽车质量性能指标中有近1/3的质量指标与汽车的NVH直接相关。随着我国汽车产业的跨越式发展，汽车的大众化和普及以及中国汽车顾客群的成熟，人们对作为顾客可直接感受的汽车的NVH性能的要求将越来越高。
汽车车身用NVH声学包装材料按作用分为三大类：阻尼减振材料、吸音隔音材料和阻隔密封材料。本文分别阐述其性能及应用。
阻尼减振材料
车身板结构很容易被外界激励起来，然后板对车内辐射噪声。阻尼消耗了激励力所做的一部分功而使得振动幅值降低，阻尼另一个关键作用是抑制共振。
阻尼材料的最佳使用频率范围是200～500 Hz。在宽温度范围和宽频率范围内，都具备高损耗因子，是最理想的选择。
1.补强胶片
补强胶片是一种以环氧树脂为主的合成材料，具有3层复合材料，最上层为玻璃纤维骨架材料，中间是以环氧树脂/橡胶为基材的粘接层，底层为防粘纸。补强胶片很容易地粘贴在钢板表面，经过高温烘烤后，硬化发泡，就像一块钢板贴在板件上，可以有效的提高板件局部的刚度。加强减振材料的作用原理，就是通过材料的使用来提高车身钢板的刚度，从而提高其固有频率，达到避免共振，降低噪声的作用。
2.沥青类阻尼胶片
沥青类阻尼胶片是在以沥青为基材的材料中加入石墨、锯末、石蜡及甲苯等有机和无机填料混合而成的胶片。按照安装方式主要分为热熔型阻尼胶片、磁吸型阻尼胶片和自粘型阻尼胶片。热熔型阻尼胶片主要应用在车身地板上，其特点是熔点低，加热后会有一定流动性，当通过涂装线烘烤时材料熔化，冷却后便会牢固地粘贴在地板上。磁吸型阻尼胶片是在沥青主体材料中添加一些磁粉，使其具备一定的磁性，通常用在门板、侧围、顶棚以及轮毂包上，由于这些部位是垂直的、有斜度的、有弧面的，所以使用磁性材料使其附着在钢板上。与热熔型阻尼胶片合成类似，磁吸型阻尼胶片通过涂装线烘烤后熔化，冷却后牢固地与钢板贴合在一起。自粘型阻尼胶片表面有一层压敏胶（热熔胶），并覆盖一张保护纸，使用的时候，将保护纸去掉，把阻尼材料直接贴在车身上，这种材料用在车身板、前围板以及轮毂包等地方。
3.橡胶类阻尼胶片
由于沥青类阻尼胶片不环保、重量重且还需要烘烤等缺点，目前正逐步被其他阻尼材料所替代，橡胶类阻尼胶片以丁基橡胶+铝箔为主体材料，表面覆有一层压敏胶，直接粘贴在车身上，无需烘烤，由于使用的方便性，在汽车开发过程中，橡胶类阻尼胶片得到了广泛应用。
橡胶类阻尼胶片的性能好，在达到同等效果的前提下，使用丁基阻尼的重量为沥青的40%～70%，丁基阻尼的无味性及低VOC性也与传统沥青的致癌性形成了鲜明对比。
橡胶类阻尼胶片的性能好，在达到同等效果的前提下，使用丁基阻尼的重量为沥青的40%～70%，丁基阻尼的无味性及低VOC性也与传统沥青的致癌性形成了鲜明对比。
4.喷涂类阻尼材料
喷涂类阻尼材料分为两种：一种是目前广泛应用的PVC防石击涂料，这种材料应用在轮毂包、地板底侧等地方，来降低石头打击和溅水声；另一种是可喷涂的液态阻尼材料LASD（Liquid Applied Sound Damping)，这是一种新型的阻尼材料，普遍采用机器人自动喷涂，具有清洁环保、设计柔性好且施工便利等特点，目前已在部分乘用车车型上应用。
吸音隔音材料
吸音隔音材料在总装工序中应用，通过卡扣或胶粘剂与相关部件贴合，车身上极少单独使用隔音材料，它通常与吸音材料组合一起使用， 绝大多数声学包装材料都是吸音和隔音材料的组合应用处理。车身用吸音隔音材料主要种类如表1。
表1 车身用吸音隔音材料种类
车身与发动机舱连接的部位需重点考虑吸音隔音材料的应用，以隔绝吸收发动机传入车内的噪声，如乘用车前围、货车地板和客车后五人座，使用的吸音隔音材料种类为：主体材料（玻璃纤维、毛毡、PE和PU等）+ 表面材料（无纺布、铝箔和EVA等）。此外，车身内饰如座椅、地毯及内衬等设计时均要考虑其吸隔音性能，以减少外界传入车内的噪声。
评价吸隔音材料性能的参数为吸声系数或隔声量时，材料的吸音性能越好，隔声量数值越大，说明材料隔绝声音的能力越强，材料的隔声性能越好。材料的吸声系数或隔声量是随声音频率而变化的，当频率大于250 Hz，吸隔音材料才有实质性的作用，因此吸隔音材料不能解决低频噪声问题，只能解决中高频的车内噪声问题。
吸声系数或隔声量除了与材料本身性能（如流阻、孔隙率及结构因子）有关外，与厚度和密度也有关系。厚度增加，吸声系数增加，特别是在中低频段。但是厚度增加到一定的值之后，吸声系数增加量就开始减少。在车身上，声学包装材料的厚度一般不超过30 mm。在这个厚度范围内，增加厚度对提高吸声系数是有益的。在设计内饰结构时，要尽可能地给声学材料留下足够大的空间。体积密度一样的不同材料，其吸声系数可能不同。一定的体积密度对某种吸声材料能达到最佳的吸声效果，但是对另一种吸声材料的效果不一定合适，因此对不同的材料有不同的最佳体积密度。
阻隔密封材料
焊接完成后的白车身侧围上存在一些封闭的箱体加强梁结构，即所谓的“旁路空腔结构”，如A/B/C柱、门槛、前围和侧围等。旁路空腔结构会传递车外噪声，当汽车高速行驶时，这些空腔中还会产生高速气流，气流与空腔障碍物发生摩擦，从而在空腔壁处形成涡流，产生湍动气流噪声；湍动气流会引起空腔板金件共振，从而产生共振噪声。值得注意的是，这时的旁路空腔就象乐器的共鸣箱，会引起空腔噪声的共鸣，有放大噪声的作用。因此在旁路空腔结构内应用阻隔发泡材料，以阻隔噪声在梁空腔内的串通，从而阻止其对车内的传递。
阻隔材料使用膨胀材料，主要有四类，具体见表2。
表2 车身用阻隔材料种类
表3 车身用堵塞种类
影响阻隔材料NVH性能的因素有发泡倍率、吸声系数和隔声量，其填充越好，吸声系数或隔声量越大，阻隔性能就越好。
由于车身有系列的工艺孔、装配过孔，需要使用堵塞进行密封，堵塞要求具有良好的防水、防尘、吸音以及隔音性能，堵塞的形式和材料需要根据耐高温、耐老化、耐油、耐溶剂等使用环境以及装饰要求来确定，详见表3。
由于车身有系列的工艺孔、装配过孔，需要使用堵塞进行密封，堵塞要求具有良好的防水、防尘、吸音以及隔音性能，堵塞的形式和材料需要根据耐高温、耐老化、耐油、耐溶剂等使用环境以及装饰要求来确定，详见表3。
总结
整车NVH控制需要多学科的专业知识，主动控制主要是降低发动机、变速器等零部件的噪声水平，从而优化外流场，降低风噪等，而在车身上应用NVH声学包装材料则是被动降噪的一种方法。通过分析车内噪声的特征，在不同部位应用不同的NVH材料，对于低频噪声的控制，采用增强材料或者阻尼材料来降低板结构的振动；对于中高频噪声，采用吸隔音材料进行控制。利用各种NVH声学包装材料来阻隔噪声的传递，降低驾驶室内的噪声，提高舒适性。 
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