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聚氨酯發(fā)泡材料應(yīng)用在汽車上的工藝研究,進來找研發(fā)方向
點擊次 更新:2023-04-26 17:51:49 來源/作者:im17.cn
聚氨酯發(fā)泡材料應(yīng)用在汽車上的工藝研究,進來找研發(fā)方向!

摘要:利用雙組分聚氨酯發(fā)泡材料封堵車身可改善車內(nèi)噪音,介紹了聚氨酯發(fā)泡材料的性能、施工設(shè)備、施工工藝及常見問題的解決措施。

引言

NVH是指噪聲(Noise)、振動(Vibration)與舒適性(Harshness),是汽車各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)最關(guān)注的問題之一,也是衡量汽車制造質(zhì)量的一個綜合指標。

 

NVH性能的優(yōu)劣直接影響整車水準,提升NVH性能對整車水準、品味的提升很有幫助。車身完成涂裝后,由于車身中存在內(nèi)腔結(jié)構(gòu),為整車振動傳導(dǎo)提供了通道,為噪聲傳播入乘員艙提供了條件,因此對于此種結(jié)構(gòu)需要進行分隔、封閉、阻斷。為達到降低車內(nèi)噪聲水平而進行的產(chǎn)品和技術(shù)的開發(fā)中,新興的雙組分聚氨酯發(fā)泡材料被普遍應(yīng)用。本文將介紹長城汽車某款暢銷車型采用陶氏化學(xué)雙組分聚氨酯發(fā)泡材料進行封堵車身噪音傳播途徑,達到改善車內(nèi)噪音的工藝應(yīng)用研究。

雙組分聚氨酯發(fā)泡材料性能指標

雙組分聚氨酯發(fā)泡材料A料和B料可以在一定混合比例下快速反應(yīng)發(fā)泡成型,其應(yīng)用于汽車側(cè)圍空腔密封時,在汽車行駛過程中可非常有效地阻隔氣流,抑制空氣傳播,提高整車隔音降噪性能。在阻斷通道時,由于雙組分聚氨酯發(fā)泡材料具有多孔吸聲的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使聲波能量得到很大的吸收與衰減,與傳統(tǒng)夾膠板對比聲壓可降低3~5dB。發(fā)泡材料的一般性能指標見表1。

 


注膠設(shè)備選型

雙組分聚氨酯發(fā)泡材料是由A、B2種組分經(jīng)精確計量,在噴涂時均勻混合,經(jīng)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)及物理變化而生成的能牢固粘接在被涂物表面的泡沫塑料。目前我公司購買的固瑞克發(fā)泡設(shè)備,分別將2個組分加入到噴涂設(shè)備的2個料桶內(nèi),材料經(jīng)加溫后,通過計量泵分別輸送至噴槍內(nèi)混合,在液壓活塞的作用下,將混合物噴涂到車身空腔進行發(fā)泡。
1.設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)
1)A、B劑混合配比為24:1,誤差≤2%。
2)A劑槍口循環(huán)溫度為66~88℃,B劑槍口循環(huán)溫度為22~49℃。
3)流量為60~80g/s。
4)發(fā)泡室風(fēng)速為0.15m/s。

5)A、B劑混合發(fā)泡時間為2~3s。

 

2.設(shè)備結(jié)構(gòu)

1)系統(tǒng)能實現(xiàn)緩沖槽高低液位報警、空打保護、溫度控制、高壓保護、集中供料等功能。

2)系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示管道里的溫度和壓力,方便人員在噴涂前確認設(shè)備及發(fā)泡材料狀態(tài),能夠?qū)崿F(xiàn)自動恒溫。
3)確保雙組分材料反應(yīng)后充滿車身型腔,有效降低噪音侵入車內(nèi)。
4)整個系統(tǒng)配有接地線,防止靜電引起火災(zāi)。
5)配置供料泵將A、B料從原料桶內(nèi)輸送至線邊緩沖槽,當原料桶內(nèi)材料剩余量小于設(shè)定值時,系統(tǒng)會發(fā)出聲光報警提醒操作人員更換原料桶。
6)系統(tǒng)需要保證緩沖罐內(nèi)A、B料用干燥空氣隔絕,防止環(huán)境中潮濕空氣進入罐體內(nèi)部。
7)供料模組內(nèi)所有與材料接觸的部件,必須采用不銹鋼材質(zhì)并電解拋光處理。
8)各供料模組泵出口均配置雙過濾器,保證系統(tǒng)在不停機狀態(tài)下更換或清洗濾芯,過濾器兩端管徑與管路應(yīng)保持一致,不得出現(xiàn)變徑安裝,同時每個過濾器兩端均需安裝1個合適量程的壓力表,保證能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控過濾器壓差。
9)A料配制75L碳鋼緩沖槽,B料配制7.5L不銹鋼緩沖槽,緩沖槽需具有良好的表面光潔度(Ra≤0.1mm)和耐腐蝕性,并配有觀察口、液位計等。同時須具有良好的氣密性,能夠有效防止外部灰塵、顆粒、水分及空氣進入。
10)每個出口設(shè)置阻尼壓力表,可隨時掌握支管及回流管內(nèi)材料壓力狀況,以便監(jiān)測管路內(nèi)的材料流動情況。
11)每把噴槍需配置一個洗槍器,注膠工位設(shè)有觸摸屏操作站,工位旁設(shè)置按鈕操作站,包括4款車型選擇按鈕(預(yù)留3款車型按鈕)及相應(yīng)報警、復(fù)位等按鈕,操作工可以通過選擇按鈕選定車型。

發(fā)泡材料施工工藝

1.工藝規(guī)劃1)以SUV車型為例注膠孔高度不能超過車門水切位置,方便人員現(xiàn)場操作,必要時需在前期做人機工程分析。
2)一個注膠孔的注膠時間約15s,根據(jù)車間生產(chǎn)節(jié)拍、注膠孔數(shù)量合理安排工位布置。
3)內(nèi)外腔都需要注膠的注膠腔體,注膠過孔直徑設(shè)計為22mm×22mm方孔或φ22mm圓孔,注膠過孔與注膠孔同心,不能偏離,外腔間隙避免過小,導(dǎo)致填充不飽滿,一般間隙需>10mm,如:某車型B柱注膠結(jié)構(gòu)截面見圖1,注膠后狀態(tài)見圖2。

 

4)注膠設(shè)備需預(yù)留1臺,防止設(shè)備故障后節(jié)拍受限。
5)供膠間與注膠線體的距離要盡可能近,減小主管路長度,即供料過程壓損小,供膠順暢。
6)供膠間需要設(shè)計空調(diào),保證溫度在25~35℃。

7)A、B料罐需要填充干燥壓縮空氣,壓縮空氣露點應(yīng)小于-40℃;若車間內(nèi)壓縮空氣達不到要求,需要另加一臺干燥機,保證壓縮空氣達到露點要求。

 

2.現(xiàn)場工藝參數(shù)控制
1)溫度控制:供膠間溫度設(shè)置為18~35℃;A料主管路溫度設(shè)置為(38±5)℃,B料主管路溫度設(shè)置為(25±5)℃;A料加熱器溫度設(shè)置為82℃,B料加熱器溫度設(shè)置為30℃;A料線邊罐溫度設(shè)置為80℃,B料線邊罐溫度設(shè)置為22~49℃;A料槍口溫度設(shè)置為74~82℃,B料槍口沒有傳感器,因此無需設(shè)置溫度。
2)壓縮空氣壓力控制:線邊罐壓縮空氣壓力0.2~0.3MPa,需要線體員工開線前進行點檢。
3)注膠參數(shù)設(shè)置:在ET階段利用側(cè)圍總成,將單件拆除后螺接,需要注膠的位置涂上蠟,利用側(cè)圍件反復(fù)驗證各腔體注膠量,車型量產(chǎn)后需要對各注膠參數(shù)進行測量,設(shè)置注膠量與實際測量誤差在±5%,測量頻次為1次/班。
4)發(fā)泡倍率:發(fā)泡后體積膨脹率為3000%,即膨脹后的密度為0.025~0.035g/cm3,需要定期測量膨脹后密度,頻次為1次/月。

與傳統(tǒng)夾膠板對比

1)雙組分聚氨酯發(fā)泡:內(nèi)腔填充效果更好,發(fā)泡均勻致密,適用于白車身各種空腔封堵,不需要用特殊的模具進行加工制造,注膠量可以隨空腔形狀大小進行任意調(diào)整,無車身結(jié)構(gòu)變更導(dǎo)致的設(shè)變費用,多種車型的混線生產(chǎn)的線體非常適用此工藝,但前期設(shè)備投入費用較高。

 

2)傳統(tǒng)夾膠板:需要在焊裝安裝,涂裝烘烤后發(fā)泡,內(nèi)腔安裝夾膠板后極易造成電泳屏蔽,影響車身內(nèi)腔電泳膜厚。發(fā)泡的效果因車型結(jié)構(gòu)和發(fā)泡材料性能會有較大差異,整車之間降噪效果一致性差,夾膠板根據(jù)車身內(nèi)腔結(jié)構(gòu)設(shè)計,不同車型之間不共用,因此每款車型需要開發(fā)專用模具,周期長、成本高,過程設(shè)變困難,夾膠板材料芯部支架為尼龍制造,對聲音的阻隔性能卻較差。

常見缺陷的分析及清除方法

根據(jù)我公司現(xiàn)場調(diào)試及應(yīng)用經(jīng)驗,一般如果原料供應(yīng)正常、施工環(huán)境無異常、設(shè)備正常維護、工藝參數(shù)設(shè)置無異常,噴涂發(fā)泡膠的質(zhì)量就穩(wěn)定;如果現(xiàn)場環(huán)境條件惡劣、原料貯存周期長(尤其是A劑中混入水分)、設(shè)備或工藝參數(shù)設(shè)置不合理等,就會產(chǎn)生如自動加料困難、串料、材料膨脹系數(shù)低等缺陷。

 

1)加料困難:若供膠間溫度低于18℃,A劑原料桶內(nèi)材料黏度增大,供料泵無法將料加到緩沖槽內(nèi),因此供膠間需要配置空調(diào),防止在冬季溫度較低時加料困難。

 

2)串料:A、B罐壓縮空氣泄壓后,不得開高壓進行注射,因A或B線邊罐泄壓后,壓力不平衡,導(dǎo)致在槍口位置串料,A、B料在槍內(nèi)發(fā)泡導(dǎo)致膠槍損壞無法使用。

 

3)材料膨脹系數(shù)低:若B料緩沖罐密封不良,因B料中含有水分較高,若密封不良,干燥的壓縮空氣會帶走水分,導(dǎo)致B料固化劑含量增大,材料膨脹系數(shù)降低,影響發(fā)泡質(zhì)量;因A料緩沖槽內(nèi)溫度較高,60~70℃,若A料在緩沖罐內(nèi)貯存時間超過10d后,材料膨脹系數(shù)就會降低,罐內(nèi)材料需要排出,重新加入新料。
4)膠槍出料異常:切換車型后未恢復(fù)到第一槍,此時注射會導(dǎo)致槍一直出膠,必須關(guān)閉設(shè)備才會停。例如:車型1設(shè)置有5槍,車型2設(shè)置有2槍,在車型1模式下注射到第4槍后,直接切換車型2,此時系統(tǒng)注射信號還停留在第4槍,但車型2沒有第4槍的參數(shù),因此會出現(xiàn)槍一直出膠的問題。

結(jié)語

對汽車的運動噪音控制能力直接反映了整車質(zhì)量控制水平,在行業(yè)內(nèi)受到廣泛的關(guān)注??涨蛔钄嗍强刂栖噧?nèi)噪聲空氣傳播的重要方法,可以有效改善整車NVH性能,其中,車身空腔阻斷位置設(shè)計和阻斷材料選用對空腔阻斷效果至關(guān)重要。

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