《一种轻质PU隔音垫的设计及应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种轻质PU隔音垫的设计及应用.docx（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一种轻质 PU隔音垫的设计及应用引言随着汽车轻量化趋势的发展，声学包逐渐走向“以吸代隔”的趋势，由高密度的隔音材料替换为低密度的多孔吸音材料，轻质且性能优良的材料越来越得到青睐，在汽车领域的应用越来越广泛。隔音垫作为声学包的部件之一，在轻量化的同时也必须具有优异的声学性能，为乘员提供优异的乘坐环境和声品质感受。本文通过材料试验验证在传统树脂毡隔音垫的基础上进行改进，引进轻质 PU隔音垫，调研工艺流程及内部结构，分析微观上结构对吸音性的贡献，并探讨如何在轻量化的同时保证优良的吸音性，达到轻量化目标的真正意义。1 生产工艺区别于传统的PU发泡，隔音垫使用的PU为开模发泡，自然发泡，无压力，无回弹性
2、，通过切割得到片材，以此形成引擎盖隔音垫模压的基材，而传统的座椅及前围发泡为闭模发泡，高压力，且具有高回弹性， 密度根据部件需要调整。故轻质 PU密度较低，目前使用的密度均在15kg/m3 至18kg/m3 之间。与传统的树脂毡隔音垫相同，得到片材后通过模压模具覆表面面料形成最终的成品。树脂毡大部分只覆表面一层面料即可，也可根据需要覆正反两面面料，而轻质PU需要覆正反两面面料，防止PU破损，吸湿，以及长时间风化后剥落。（如图 1）2 吸音原理吸音的原理就是声能转化成热能，而热能是产生是微乎其微的，对零部件和整车没有影响。传统的树脂毡为纤维交织而成的结构，工艺流程为PET纤维混合PP纤维和低熔点
3、纤维通过开松、混合、梳理、铺网、针刺形成树脂毡垫，故而微观结构为纤维丝互相缠绕纠结的形态。轻质 PU是通过 A、B 料混合反应而成，微观结构为多孔互联结构，孔与孔之间互相串联，路径不同扭曲。当声波传入进去后，多孔之间类似迷宫的微观结构使能量大幅衰减，从而达到吸音目的。故而从微观结构本身分析，轻质 PU相对于树脂毡在吸音性上会更有明显优势。 （如图 2）3 吸音性片材测试为获得不同材料具体的吸音性数值，验证理论结构。用混响 - 半消声法对传统树脂毡及轻质 PU片材的吸音性进行测试验证，轻质 PU常用的密度均在 15kg/m3 18kg/m3，根据应用在不同部件上选择不同厚度，以下选择常用厚度15
4、mm、20mm、25mm、30mm、35mm进行测试。树脂毡常用克重1200g/m2左右，根据针刺工艺可以做到的范围，厚度可以实现5mm、10mm、15mm、 20mm，太薄纤维无法进一步刺紧，太厚纤维无法缠绕连接形成毡垫。分别测试以上共9 组片材，得到以下吸音性结果。（如图 3）从测试结果可以看出：轻质PU的吸音性随频率增加响应更快，很快到达较高水平，表现为在中低频阶段相对于树脂毡吸音性明显提高，每个频率上平均高出50% 125%不等，高频阶段两者几乎相当。我们可以根据吸音特性曲线，根据重量目标，成本目标以及吸音性目标选择合适规格的轻质PU片材来设计隔音垫。在密度相当的情况下，厚度在一定范围
5、内增加，会获得更好的吸音性，但是成本和重量随之进一步增加，所以需要权衡选择。43D 设计确认了面料及PU片材的规格后可以开始进行隔音垫的3D 数据制作，以用于引擎盖上的隔音垫为例：（ 1）确认覆盖面积，根据引擎盖钣金的型面及尺寸确认隔音垫的外形尺寸； （ 2）主定位及辅定位确认，根据优先要保证精度的位置或者装配卡扣的操作惯性，确定定位孔的位置；（3）安装点间距确认，传统的树脂毡隔音垫推荐间距在 250mm左右，保证安装牢靠且不下塌变形，经过验证轻质PU隔音垫重量较轻， 安装点可适当减少也无影响，间距可放宽至 300mm左右；（ 4）结构设计，安装点的位置保证和钣金贴合，其余位置设计3mm左右间
6、隙，保证装配方便性；（ 5）压变设计，相对于树脂毡隔音垫，轻质PU隔音垫外观更美观在于压变厚度更小，封边美观，边界几乎不可见，不易炸边。具体的压边厚度要根据隔音垫的主体厚度来确定；（ 6）翻边设计，为了外观装配后更美观，通常会一圈增加反向翻边结构，通过和钣金干涉，达到装配后无缝隙的效果。5 实物吸音性验证根据 3D 数据开发一款隔音垫，利用混响- 半消声法进行检测，经过两轮次PU内部孔隙率的适应性调整，对照当初输入的目标值，吸音性达成，且远远高于目标值。（如图 4）在孔隙率调整的过程中发现随着孔隙率的上升，PU内部开孔率提高后吸音性逐渐提高，在微? 结构上，此为一大影响因素。6 推广应用目前轻质 PU根据不同部件的功能特性可应用在引擎盖隔音垫和前围隔热垫上，可实现降重60%左右且不影响性能。应用在前围隔热垫上后，除了吸音性之外，还要保证隔热性不降低。7 结束语本文通过对吸音性原理的分析，对不同规格的片材进行摸底对比测试，用理论结果支撑实际设计，最终验证达到预期的目标值且远优于目标值。为轻量化工作提供了科学且有效的实施方向，深入轻量化的真正本质，在降重的同时保证产品性能，提升车型的产品竞争力，为客户提供经济、舒适的产品方案。