雷 蕾，周高良，黃 昊，陳思俊 （吉利汽車制造工程中心，浙江寧波 315000）

水性阻尼涂料在汽車行業(yè)的應(yīng)用研究

雷 蕾，周高良，黃 昊，陳思俊 （吉利汽車制造工程中心，浙江寧波 315000）

闡述了水性阻尼涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀及特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了涂料性能驗(yàn)證、CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）分析及實(shí)車噴涂NVH（噪聲、振動(dòng)、聲振粗糙度）性能驗(yàn)證，最后詳細(xì)介紹了水性阻尼涂料的輕量化貢獻(xiàn)及在線應(yīng)用工藝。

水性阻尼涂料；減振降噪；綠色環(huán)保；輕量化

0 引言

目前，我國(guó)汽車行業(yè)中采用的阻尼材料大部分為瀝青板材，其多由瀝青直接與各類無機(jī)填料混合而成。從實(shí)際使用效果上看，這種材料在壽命及溫度適用范圍方面均難以全面滿足使用要求。同時(shí)，由于瀝青內(nèi)含有大量稠環(huán)化合物及含氮、含硫的高沸點(diǎn)物質(zhì)，其在發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫環(huán)境中長(zhǎng)期使用將產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，容易對(duì)使用者造成身體損傷。

20世紀(jì)60年代，在美國(guó)及歐洲等西方國(guó)家相繼出現(xiàn)了以水作為溶劑的水性涂料，并在之后的幾十年中廣泛應(yīng)用到了包括汽車行業(yè)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)，近年來由于國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，水性阻尼涂料呈現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

1 水性阻尼涂料

水性阻尼涂料是以樹脂為基質(zhì)，以水為分散劑，加入大量片層結(jié)構(gòu)的云母粉、碳酸鈣等無機(jī)物制備而成的。將阻尼涂料噴涂在振動(dòng)的部件殼體上可起到抑制殼體振動(dòng)和降低噪聲的目的。相比于傳統(tǒng)的瀝青阻尼材料，水性阻尼涂料是可噴涂的液態(tài)材料，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。水性阻尼涂料密度低，可節(jié)省整車材料用量，為整車輕量化做出貢獻(xiàn)；水性阻尼涂料在保留傳統(tǒng)阻尼材料優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保。

2 水性阻尼涂料與傳統(tǒng)瀝青阻尼材料的對(duì)比

水性阻尼涂料與傳統(tǒng)瀝青阻尼材料相比，具有許多較為突出的特點(diǎn)，見表1。

表1 水性阻尼涂料與傳統(tǒng)瀝青阻尼材料的對(duì)比Table 1 Comparison between waterborne damping paint and traditional asphalt damping material

3 水性阻尼涂料的阻尼性能試驗(yàn)驗(yàn)證及CAE（計(jì)算機(jī)鋪助工程）分析

3.1 水性阻尼涂料與瀝青阻尼材料阻尼性能對(duì)比試驗(yàn)

選取某品牌的水性阻尼涂料與我司在用的瀝青阻尼材料進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比。水性阻尼涂料噴涂濕膜厚度為3 mm，瀝青阻尼材料厚度2.7 mm，選取汽車通常的使用溫度范圍（-10~40℃）下進(jìn)行材料的阻尼因子測(cè)定。測(cè)定方法：懸臂梁法（參考GB/T 18258—2000《阻尼材料 阻尼性能測(cè)試方法》）；評(píng)價(jià)指標(biāo)：阻尼因子，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。圖1表明：水性阻尼涂料的阻尼因子明顯優(yōu)于瀝青阻尼材料。

圖1 水性阻尼涂料與瀝青阻尼材料阻尼因子對(duì)比Figure 1 Comparison of damping factor between waterborne damping paint and asphalt damping material

3.2 CAE分析

根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的涂料參數(shù)（密度、彈性模量、泊松比、阻尼因子、涂膜厚度）以及車身數(shù)模，利用仿真軟件進(jìn)行車內(nèi)聲壓和車內(nèi)振動(dòng)分析，以此來確認(rèn)車身噴涂阻尼涂料的最佳位置、面積、厚度等參數(shù)。圖2為CAE仿真結(jié)果示例。

圖2 CAE仿真結(jié)果示例Figure 2 Example of CAE simulation result

4 實(shí)車試噴、NVH部門分析驗(yàn)證

白車身驗(yàn)證：按照CAE分析得出的噴涂位置、面積和厚度進(jìn)行實(shí)車噴涂，噴涂方式可選擇手動(dòng)或機(jī)器人噴涂。按照工藝條件烘干固化后，把白車身交由NVH（噪聲、振動(dòng)、聲振粗糙度）部門進(jìn)行平板件傳遞函數(shù)測(cè)試和白車身主要安裝點(diǎn)到座椅振動(dòng)傳遞函數(shù)測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明：水性阻尼涂料性能優(yōu)于瀝青阻尼材料。

整車驗(yàn)證：將測(cè)試完后的白車身進(jìn)行整車裝配，然后交由NVH部門進(jìn)行路試。

5 車身輕量化分析

由于水性阻尼涂料的密度比瀝青阻尼墊低20%~ 40%，故同樣體積下可減重20%~40%；另水性阻尼涂料含有水分20%~25%，烘干后比烘干前再減重20%~25%。因此，相比瀝青阻尼墊，噴涂同樣厚度的水性阻尼涂料至少可減重30%~50%，見表2。

表2 水性阻尼涂料對(duì)車身輕量化的貢獻(xiàn)Table 2 The contribution of waterborne damping paint to vehicle body lightweight

6 水性阻尼涂料在線應(yīng)用工藝

施工設(shè)備：施工設(shè)備（管路、泵組等）必須選用耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì)，例如：不銹鋼1.4571或1.4404，避免選用易腐蝕的材質(zhì)，例如：鋁、銅和銅合金、易氧化鋼材等。機(jī)器人噴涂可選用Flat-stream槍嘴噴涂施工。具體的施工參數(shù)取決于設(shè)備的類型（泵組、管路長(zhǎng)度、槍嘴）等。

施工工藝參數(shù)：水性阻尼涂料可適應(yīng)較寬的固化溫度范圍（120~180℃）。固化時(shí)間取決于固化溫度及涂層的厚度。施工效果見圖3。

圖3 水性阻尼涂料的施工效果Figure 3 The application effect of waterborne damping paint

存儲(chǔ)條件：密封包裝，避免凍結(jié)與陽光直射，存儲(chǔ)運(yùn)輸條件為5~35℃。在上述條件下，產(chǎn)品保質(zhì)期為3個(gè)月。建議提前幾天將其存儲(chǔ)在施工溫度下，使涂料溫度趨近于施工溫度。

7 結(jié)語

傳統(tǒng)的瀝青阻尼材料作為減振降噪材料被廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)部的頂棚、側(cè)圍、車門、地板等位置，雖然其具有較好的減振、消音、防水性能，但是由于其高溫易軟化，在使用過程中一旦受熱會(huì)釋放出揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），不僅會(huì)對(duì)車內(nèi)外環(huán)境造成污染，還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害。此外，瀝青阻尼材料還存在比重較大、易燃燒等缺點(diǎn)。水性阻尼涂料與傳統(tǒng)的瀝青阻尼材料相比，具有施工方便安全、綠色環(huán)保、粘接強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)；而且，水性阻尼涂料可滿足汽車輕量化的需求。目前，國(guó)外許多大的汽車制造商已經(jīng)采用水性阻尼涂料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的瀝青阻尼材料，但我國(guó)在該領(lǐng)域的研究起步較晚，落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，因此加快研發(fā)新型環(huán)保型汽車用阻尼材料具有理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

Study on the Application of Waterborne Damping Paint in Automobile Industry

Lei Lei，Zhou Gaoliang，Huang Hao，Chen Sijun
（Geely Automobile Manufacturing Engineering Center，Ningbo Zhejiang，315000，China）

The application status and characteristics of the waterborne damping paint were introduced with emphasis on the paint performance verification，CAE analysis and NVH（Noise，Vibration，Harshness）performance verification during vehicle spray. And then the lightweight contribution of waterborne damping paint and its application process on the site were highlighted.

waterborne damping paint；vibration and nose reduction；environment protection；lightweight

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）03-0017-03

2016-10-10

雷蕾，女，碩士，工程師。