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水性阻尼材料在汽车涂装中的应用

2021-05-16刘启军

电子乐园·上旬刊 2021年8期
关键词:阻尼水性填料

刘启军

摘要:NVH是汽车的重要性能指标,为了有效降低车内噪声,一方面要主动降低汽车噪声,如改进零部件、加强车身强度等,另一方面还可以使用具有阻尼、密封、吸音和隔音效果的阻尼材料来提高车身的隔音性能。目前汽车行业常用的阻尼材料有沥青阻尼材料、橡胶阻尼材料和液体阻尼材料三种。随着新能源汽车向轻量化、环保化的发展方向不断推进。基于此,业主们迫切希望采用环保阻尼材料来代替传统的沥青阻尼垫,可喷涂液体阻尼材料(LASD)作为一种新型的阻尼振动环保材料应运而生,得到了越来越多的关注。

关键字:A型水性阻尼材料;汽车涂装;应用;分析;研究

1 LASD的性能及施工特点

1.1 LASD的阻尼机制

阻尼是一种阻碍物体相对运动的作用,将运动的能量转化为可以耗散的能量。阻尼性能决定了损耗因子,损耗因子随交变应力、预应力和环境温度的频率而变化,其中温度影响最大。 LASD是由水性丙烯酸乳液为主要成膜材料、各种助剂和各种颜色填料组成。 LASD制作的阻尼涂层具有隔热、隔音、减振降噪、损耗因子值高、硬度高、机械性能好等特点。当振动物体与聚合物接触时,涂层能吸收部分机械振动能转化为内部分子热挥发,使振动逐渐衰减,剩余振动能级大大降低,达到降低噪音的目的. LASD的阻尼性能与材料本身的结构密切相关,它可以通过三种主要方式将机械能转化为热能。

A.聚合物链之间的内摩擦;

B.聚合物链与颜料填料之间的摩擦;

C.颜料填料与颜料填料之间的摩擦。当振动发生时,聚合物材料内部链段之间的摩擦对主要的阻尼性能有贡献。颜料填料与聚合物链段之间的摩擦以及颜料填料与颜料填料之间的摩擦可以提高材料的阻尼性能。

1.2 材料构造

虽然LASD和PVC(聚氯乙烯)依赖高压无气喷涂,但LASD在施工应用性能优于车身密封材料PVC,最明显的是垂直平面机器人施工:LASD涂层厚度超过5mm平面不会起泡,在垂直平面和屋顶4mm以上不会下落。 LASD的施工温度与PVC相似。最佳施工温度为25~35℃,烘烤条件为130~170℃。但是,LASD材料在使用上也有自己的特点:

(1)由于LASD材料暴露在空气中容易固化,换胶时材料的开启时间小于10min,且桶料开启后需要密封,否则长时间暴露会结皮。工作暂停时,喷嘴应浸泡在水中,否则容易造成喷嘴堵塞。 (2) 长时间高压下,LASD材料的粘度会加快,因此当生产中断时间≥4h时,管道和机器人需要泄压。 (3) 长时间在高温下,LASD材料的粘度会加快,因此当生产中断时间≥45min时,应關闭机器人加热系统,使温度<30℃。 (4)当LASD物料消耗量低,物料长期处于循环剪切状态时,物料的粘度会迅速增加,无需现场设计循环管道。 (5) LASD为水性材料,应避免冻结,保证温度≥5℃,否则会发生不可逆的故障。 (6)不能将废料或空桶中的废料回收到新桶中,否则会带入气泡或变硬的残渣,造成堵枪。 (7) 润滑材料仅用于局部润滑和保湿,不能与LASD材料混合使用。 (8) LASD 的化学性质不同于 PVC 的化学性质。把它们混在一起会导致严重的后果,所以换胶的时候不要换错材料。

2LASD的优缺点

2.1 优点

LASD 相对于沥青阻尼垫的优点是明显的,例如流化;机器人喷涂施工,无需人工操作;良好的防震隔音效果;减重约30%~50%;减少有害气体;灵活的模型切换;仓储物流成本低。

2.2 缺点

(1)设备投资高,对于水性LASD,设备应采用不锈钢制造; (2)物料运输和储存温度要求5~35℃,运输过程中不能冷冻; (3)干膜易开裂、起泡。

3LASD喷涂应用维护

因为他们依靠人工LASD改变了以往的沥青阻尼垫铺设方式,实现了机器人自动喷涂作业方式,质检方式从以往的人工目检到优化机器人喷涂参数自动监控,如监测机器人喷涂流量,如流量低,自动报警,避免泄漏缺陷。

A.根据工艺材料和参数范围的要求对LASD材料进行监控,并在生产前检查每个工艺参数。

B、量产前,启动喷涂机器人为每个喷嘴放料,检查是否有堵塞、分叉等异常情况。

C、每班检查喷头水槽的水位,确保喷头完全浸没。

D、根据工艺要求和设备特点设置喷涂参数。例如喷涂轨道重叠区域允许拱起,最大干膜厚度不超过4mm,机械手喷涂速度200~1200mm/s,流量20~120cc/s,距离机械枪口距喷涂部位20~50mm,施工温度一般为25~35℃。

E. lash的烘烤条件为130~170℃。 LASD施工后的第一个烘房(多为PVC烘房)应特别注意。此过程中的体温不应超过170℃,否则干燥后可能会出现严重的开裂(直至基材开裂)。

4 水性阻尼涂料的应用

随着水性阻尼涂料的发展,水性阻尼涂料已经在越来越多的领域内被应用。在车辆领域中,使用阻尼材料可以实现汽车内外部的减振降噪。用于汽车内部的时候可以降低发动机产生的振动,减小噪音;用于车辆外部如挡泥板,底盘等位置的时候,则能够有效的吸收行驶中碎石等撞击产生的能量,起到减振降噪的作用,并且相比传统沥青阻尼更加绿色环保。同时,水性阻尼涂料还能满足汽车轻量化的要求。水性阻尼涂料的密度比传统的沥青阻尼要低 20%~40%,并且由于水性阻尼涂料是以水为分散介质,在干燥后,重量还能在减轻20~25%,因此同样厚度情况下,可以减重30%~50%。

5 结论

喷涂阻尼材料LASD的应用,消除了不同型号沥青阻尼垫不能一直使用的局限,在汽车制造、阻尼材料制造(高污染、高能耗)、物流运输业等行业。正是由于传统沥青阻尼垫的不足,才激发了技术创新生产LASD材料。相信LASD或类似材料将越来越多地应用于汽车的大型工业生产中,淘汰对环境有影响的低端材料,同时高科技自动化的广泛应用将将劳动力从简单的机械搬运和安装中解放出来,减少人工操作的质量缺陷。依靠自动化机械设备,既保证了产品质量,又提高了劳动生产率,是现代汽车企业发展的必然趋势。

参考文献

[1]张志超,黄微波,李华阳,李向东,刘天铖,张锐,于超.粘弹性阻尼材料及其阻尼结构的研究进展[J].环保科技,2017,23(06):56-60.

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