干法頂棚和濕法頂棚NVH性能對比分析

許林倩 　岳志強　耿建　黨程

摘 要：介紹了汽車頂棚的生產工藝（濕法工藝和干法工藝），并從零部件隔吸聲性能和整車車內噪聲進行了對比分析。結果表明，濕法工藝的NVH性能明顯優于干法工藝，將成為汽車頂棚的主要生產工藝。

關鍵詞：干法工藝 濕法工藝 隔聲 吸聲 車內噪聲

Comparative Analysis of NVH Performance between Dry and Wet Headliner

Xu Linqian Yue Zhiqiang Geng Jian Dang Cheng

Abstract：This paper introduces the production process of vehicle headliner （wet process and dry process）， and makes a comparative analysis from the sound absorption performance of parts and the noise inside the vehicle. The results show that the NVH performance of wet process is obviously better than that of dry process， which will become the main production process of vehicle headliner.

Key words：dry process， wet process， insulation， absorption， interior noise

1 前言

隨著生活水平的提高，消費者對汽車的舒適性要求越來越高。汽車頂棚是整車內飾的重要組成部分之一，也是除座椅外最大的吸聲體。汽車頂棚不僅有車內裝飾的作用，還有隔吸聲和隔熱的作用，對提高整車乘客的舒適性起到非常重要的作用。

汽車頂棚一般由面料層和基材層組成：面料層朝向車內，乘客能看到外觀，一般采用無紡布、針織面料和PVC等;基材層一般采用PU復合板（濕法PU板和干法PU板）、PP玻纖板和硬質氈等。汽車頂棚面料層一般采用無紡布和針織面料;基材層一般采用PU復合板（濕法PU板和干法PU板）、PP玻纖板。目前頂棚主要分為干法頂棚和濕法頂棚兩大類。

本文從零部件角度對比分析干法頂棚和濕法頂棚的隔吸聲性能，從整車角度對比分析干法頂棚和濕法頂棚對車內噪聲的影響。

2 頂棚生產工藝

頂棚的生產工藝主要包括干法工藝和濕法工藝。

2.1 干法工藝

干法工藝是指已加工好的PU復合板或pp玻纖板、無紡布等粘結復合的材料、干法的PU復合板材，通過烘烤加熱PU板，再鋪上面料，是通過冷模壓制成型的一種工藝方法，材質組成如圖1所示[1]。

干法工藝是熱料冷膜（如圖2所示），分為以下步驟：

先將PU、膠板、玻纖、膠片和無紡布復合成板材;

降復合板材加熱到180-200℃，放入模具和面料同時壓制;

水切割邊緣，包邊和粘貼附件;

2.2 濕法工藝

濕法頂棚是冷料熱模，將PU泡沫板、面料、聚氨酯膠黏劑，通過利用熱固性膠體復合面料及熱模復合成型的生產工藝方法。

濕法成型可以被細化為一步法與兩步法。一步法頂棚缺少面料下方無紡布，面料層和骨架層直接復合，實際工程中以兩步法應用較多。兩步法濕法工藝流程（如圖3所示）：泡沫板材上料→輥膠→噴水→疊加→送料→骨架模壓（熱模）→定型→噴膠→模壓（熱模）→定型→水切割→包邊+粘附件[2]。兩步法頂棚包含面料層和骨架層，面料層主要起裝飾作用;骨架層包含無紡布、玻纖、膠水、PU板、膠水、玻纖、無紡布層，各層作用如下圖4所示。

3 試驗簡介

頂棚零部件的性能主要包含吸聲性能和隔聲性能（插入損失），吸聲性能用混響箱測試，隔聲性能用混響室-全消聲室測量。頂棚是聲學包中非常重要的一個部件，衡量頂棚性能的優良需進行整車試驗。

3.1 吸聲性能測試

吸聲性能用混響箱測試，如下圖5所示。所需試驗樣件0.6m2-1.2m2，吸聲系數表示為[3]：

V-混響箱體積，m3;

c-聲速，m/s;

S-樣件面積，m2;

T1-混響箱無樣件時的混響時間，s;

T2-混響箱有樣件時的混響時間，s;

3.2 隔聲性能測試

隔聲性能用混響室-全消聲室測量測試，如下圖6所示。所需試驗樣件1m2-1.2m2，插入損失表示為[4]：

SPL：在發聲室與接收室分別測量的平均聲壓級;

3.3 車內噪聲

按照GB1496-79《機動車輛噪聲測試方法》的車內噪聲測量方法[5]，在光滑瀝青路面進行整車路試，測試環境：風速<1m/s;測試工況：120km/h;傳感器布置：駕駛員左耳（DLE）、左后乘客左耳（RLPL）;數據采集系統：LMS四通道。路試的結果用聲壓級（dB（A））、語言清晰度和頻譜表示。

聲壓級（SPL）是聲信號最基本的測量參數，用Lp表示，單位dB（A）;

P為聲壓有效值，單位為Pa。

語言清晰度是描述在噪聲環境下說話清晰程度的指示，用%AI表示;語言清晰度用百分數表示：100%表示說話完全聽得清楚，0%表示說話完全聽不清楚。

頻譜是頻率譜密度的簡稱，就是頻率的分布曲線，復雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩，這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫頻譜。

4 干法和濕法頂棚性能對比

4.1 吸聲性能對比

在頂棚厚度相同的條件下，如圖7所示，吸聲性能：小于800Hz，干法頂棚的吸聲系數由于共振峰高于濕法頂棚的;大于800Hz，濕法頂棚的吸聲系數遠高于干法頂棚的。

4.2 隔聲性能對比

在全頻段，濕法頂棚的插入損失高于干法頂棚2-6dB，如圖8所示。

4.3 車內噪聲對比

按照車內噪聲數據分析，如圖9所示，聲壓級：濕法頂棚比干法頂棚的聲壓級低0.8-0.9dB（A）;如圖所示，語言清晰度：濕法頂棚比干法頂棚的語言清晰度高1-2%AI;如圖9所示;頻譜：濕法頂棚的頻譜能量低于干法頂棚的;聲壓級、語言清晰度和頻譜綜合來看，濕法頂棚優于干法頂棚。

5 理論分析

吸聲原理是聲能轉化為熱能。一方面，聲波在傳遞過程中，質點的振動速度不同，這種速度梯度使得相鄰質點間產生了相互作用的內摩擦力和黏性力，從而阻礙了質點的運動，使得聲能不斷轉化為熱能。`另一個方面，媒體中的各個質點的疏密程度和溫度不一樣，這種溫度梯度使得相鄰質點間產生熱交換，使得聲能轉化為熱能[3]。

隔聲原理是當聲音從空氣入射到另外結構表面時，一部分聲能被反射回來，另一部分聲能透過這個材料，繼續在空氣中傳播[4]。

τ為聲學傳遞系數

濕法頂棚的透氣性比干法頂棚的好，濕法頂棚的吸聲性能好于干法頂棚的，濕法頂棚的隔聲量也高于干法頂棚的;濕法頂棚相比于干法頂棚，對于降低車內噪聲，提高車內聲品質，濕法頂棚明顯優于干法頂棚。

6 總結

1）從零件角度分析，濕法頂棚的隔吸聲性能優于干法頂棚的;

2）從整車角度驗證，濕法頂棚的車內噪聲低于干法頂棚的;

3）從零件和整車角度分析，濕法頂棚的NVH性能優于干法頂棚的，車型項目頂棚還需結合頂棚的阻燃、強度、色牢度和耐老化等方面考慮;

4）下一步研究從材料的角度如何提升頂棚的隔吸聲性能，降低車內噪聲，提高車內聲品質。

參考文獻：

[1]任桂賢，姜前道，王雪.汽車內飾頂棚總成的生產工藝[J]. 汽車工程師，2013（1）：57-59，62.

[2]張拓. 汽車頂棚不同生產生產工藝的對比分析[J].汽車工藝與材料，2016（4）：21-23.

[3]龐劍，諶剛，何華. 汽車噪聲與振動—理論與應用[M]. 北京：北京理工大學出版社，2006. 309-346.

[4]龐劍. 汽車車身噪聲與振動控制 [M]. 北京：機械工業出版社，2015. 176-180.

[5]國家質量監督檢驗檢疫總局. GB/T18697-2002《聲學汽車車內噪聲測量方法》[S]. 北京：中國標準出版社，2002.