汽车减振降噪的不同阻尼材料
科技成果——高性能阻尼材料
科技成果——高性能阻尼材料成果简介阻尼材料是一类主要应用于控制振动、降低噪音的材料。
在日本，阻尼减振材料的使用始于二十世纪五十年代初，此前此方面的研究开发已盛行于欧洲，主要用于设备如：防止航空飞机的振动、潜水艇螺旋桨声音的泄露等。
近年来，随着我国经济水平的发展，人们对生活环境舒适性的要求越来越高，用于减振降噪的阻尼材料的研究开发也越来越受到社会各界的关注，应用市场正逐渐被打开。
所属领域材料技术要点项目针对已经开发的材料在耐久性、温度依赖性、生产成本上所发现的问题，找到了可以大量提供的、价格比较低廉的且与高分子可以形成较强氢键相互作用的添加剂，解决了高成本和耐久性等问题。
项目属于国家863计划项目，2005年7月通过国家863办公室组织的验收，验收成绩优秀。
课题受到了本田汽车、住友橡胶、东海橡胶的关注，部分科研成果已经实现了出口。
主要技术指标高阻尼型：材料本身的损耗因子Tanδ＞4；宽温型：Tanδ＞1的温度范围为50度以上。
技术水平阻尼性能超过目前的国际先进水平一倍以上。
应用前景阻尼减振技术可分为以下四个方面：防震、减振、吸音、隔音，其主要应用领域包括：1、汽车车身（地板、门、环、嵌板）发动机（前罩、喷油枪、物品柜盖）其它（变压器、闸盖、后板）2、OA机器复印机、计算机、印刷机、自动收银机3、电气、电子产品家用电器、磁盘、缝纫机、自动售货机、扬声器机架4、半导体、精密仪器半导体制造装置（减振台微振动衰减）、电子显微镜用减振台、三次元精密测定装置用减振台5、船舶、潜艇发动机腔、空调室、减振室6、建筑免震隔离器衰减机构、防风、地震用减振阻尼知识产权及项目获奖情况具有核心技术，自主知识产权。
应用案例技术成果转让4项：株式会社本田技术研究所：氢键利用的汽车用高阻尼材料的研究。
住友橡胶工业株式会社：能控制特定范围的阻尼特性的高分子/小分子组成的有机杂化系的研究。
东海橡胶工业株式会社：高性能制振材料的研发。
沥青型阻尼材料
沥青型阻尼材料沥青型阻尼材料的研究进展沥青型阻尼材料的基本配方是以沥青为基材，并配入大量无机填料混合而成，需要时再加入适量的塑料、树脂和橡胶等。
沥青本身是一种具有中等阻尼值的材料。
支配阻尼材料阻尼性能的另一个因素是填料的种类和数量。
在沥青和填料的界面上因摩擦而产生的能耗，在振动的衰减中起着主要的作用蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生矿物质,其一般由绿泥石、水云母和粘土矿物之类晶格层状矿物组成,在自然状态下具有类似云母的尺寸和形状。
经高温焙烧后的蛭石,其体积能迅速膨胀数倍至数10 倍,具有细小的空气间隔层,因而是一种优良的保温、隔热、吸音、隔声材料[5～7 ] 。
以蛭石为阻尼剂,SBS、硅烷偶联剂(WD250) 等为改性剂制备了沥青型阻尼材料。
结合正交试验法研究了主要影响因素(SBS、蛭石) 对阻尼性能的影响,并进行了实际降噪模拟测试。
结果表明,随SBS 用量的增加,材料的损耗因子呈下降趋势;随蛭石用量的增加,损耗因子呈先降低后增加的趋势;当WD250 、蛭石、SBS 的量分别为512 %、1310 %、510 %时,制备的阻尼材料性能最佳,降噪率高达2611 %。
Bs隔震垫的构造由三部分组成(图1)，即中心胎为一层或数层石棉布(或麻布)，其上下涂以沥青混台料，其外用塑料薄膜封闭，厚3—7tam。
可制成圆形、正方形或长方形。
根据隔震应用需要、受力大小、容许侧向位移和隔震要求等因素，确定其厚度、层数和面积。
其沥青混合料，也可根据隔震阻尼要求、力学性能要求、耐久性能要求和价格控制限度综合确定，一般由下列组份配成：沥青、滑石粉、废橡胶粉和其他多种化学添加剂等。
Bs垫主要用于刚性建筑的基础隔震、隔声和释放温度应力。
它的隔震机理可从以下三方面来说明：①因为舾垫的弹性模量比原结构大大降低，侧向刚度减少，而使基础约束放松．这可使建筑自振周期延长而减小地震响应；②Bs垫的阻尼比很大，一般可达O．25～0．加，为铜掘凝土结构的教倍，这可大大削减反应谱峰值(图2)；③Bs垫在地震时，将大量地震动能通过阻尼而转变为热能，使沥青制品发热而软化，其弹性模量和侧向刚度随之下降，使建筑自振周期进一步延长，地震响应迸一步衰碱，使其形成良性循环．而起到更可靠的隔震效果。
阻尼脂的功能
阻尼脂的功能
阻尼脂是一种具有减震、减振、消声等功能的材料，主要应用于以下领域：
1. 减震防护：阻尼脂可以在物体受到冲击力或振动时吸收和分散能量，减少或消除冲击和振动对物体的损伤。
因此，它常被用于减震器、缓冲材料、防振垫等产品中，以保护机械设备、电子产品或建筑结构不受振动或冲击的影响。
2. 消声降噪：阻尼脂具有吸声效果，能够有效减少声波的传播和反射，降低噪音水平。
它常被用于汽车内部隔音材料、电子产品的降噪处理、建筑隔音等领域，以提供更好的声学环境。
3. 控制振动：阻尼脂可以用于控制机械设备、建筑结构等的振动，以确保其正常运行。
它可以减少共振现象的发生，提高系统的稳定性和可靠性。
4. 增加稳定性：阻尼脂可以提供结构的稳定性，降低结构在受力或受振动时的变形和位移。
因此，它常用于增强建筑结构的稳定性和抗震能力。
需要注意的是，阻尼脂的功能和应用还具有很大的多样性，根据具体的材料配方和设计需求，其功能和应用可能会有所不同。
常用材料阻尼
常用材料阻尼首先，金属材料是常用的阻尼材料之一。
金属材料通常具有较高的密度和强度，能够有效地吸收振动能量。
例如，铝合金、钢材等金属材料在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到广泛应用。
金属材料的阻尼效果主要通过内部晶界、晶粒、位错等结构缺陷来实现，具有较好的稳定性和耐久性。
但是，金属材料的密度较大，会增加结构的负荷，同时在高温、腐蚀等恶劣环境下容易发生变形和疲劳，因此在一些特殊情况下需要考虑其他材料的替代方案。
其次，聚合物材料也是常用的阻尼材料之一。
聚合物材料具有较轻的密度、良好的柔韧性和耐腐蚀性，能够有效地减小结构的振动和噪音。
例如，橡胶、塑料等聚合物材料在汽车减震、建筑隔音、电子产品防震等领域有着广泛的应用。
聚合物材料的阻尼效果主要通过分子链摩擦、形变能量耗散等机制来实现，具有良好的吸振性能和成型加工性能。
但是，聚合物材料的温度稳定性和耐磨性较差，容易发生老化和破损，需要在设计和选材过程中进行综合考虑。
此外，复合材料在材料阻尼领域也展现出了广阔的应用前景。
复合材料由两种或两种以上的材料组成，具有综合性能优异、结构轻量化、设计自由度大等特点。
例如，碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等在航空航天、船舶制造、体育器材等领域得到了广泛的应用。
复合材料的阻尼效果主要通过纤维层间的滑移、界面的摩擦等机制来实现，具有较好的抗冲击性和疲劳性能。
但是，复合材料的制造工艺复杂、成本较高，同时在设计和使用过程中需要考虑其界面粘结、层间剥离等问题。
综上所述，常用材料阻尼在工程设计和制造中具有重要的应用价值。
金属材料、聚合物材料、复合材料等材料在材料阻尼领域各具特点，能够满足不同工程领域的需求。
随着科学技术的不断进步，新型材料阻尼技术和材料将不断涌现，为工程结构的安全稳定提供更多的选择和可能。
因此，在工程设计和制造过程中，需要充分考虑材料阻尼的特性和应用，选择合适的材料和工艺，为工程结构的优化设计和性能提升提供有力支持。
阻尼合金
Q −1 = tan ϕ =
w2 − w1 wr
Q −1 = tan ϕ =
w2 − w1 3wr
(3)
式中， 是应变落后于应力的相角 是应变落后于应力的相角， 式中，φ是应变落后于应力的相角， ωr是共 振角频率； 振角频率； ω1、 ω2为振幅下降到最大值的 1/ 时前、后的角频率。 时前、后的角频率。 2 可见只要在实验中测得共振曲线， 可见只要在实验中测得共振曲线，即可
图3 共振曲线
求出内耗值。显然当采用共振法时，内耗测量的精度随Δ 求出内耗值。显然当采用共振法时，内耗测量的精度随Δω = ω1-ω2的 增加而提高，因此在高阻尼情况下采用共振法是较为合理的。 增加而提高，因此在高阻尼情况下采用共振法是较为合理的。振动频率 与试样的几何尺寸有关，圆柱试样的扭振动和纵振动模式的频率， 与试样的几何尺寸有关，圆柱试样的扭振动和纵振动模式的频率，主要 决定于试样的长度，其频率范围一般在10 决定于试样的长度，其频率范围一般在 4~106Hz。横振动模式的频率 。 ，取决于试样的长度和直径或横截面。 在3×102~104Hz，取决于试样的长度和直径或横截面。 ×
机场的噪声污染进行课税。 列出在不同连续工作时间中， 机场的噪声污染进行课税。表1 列出在不同连续工作时间中，环境允许 的噪声水平(美国标准 美国标准)。 的噪声水平 美国标准 。
表1 环境允许的噪声水平 工作时间/(h/d) 工作时间 噪声级/dB 噪声级 8 6 4 95 3 97 2 100 1.5 102 1 105 0.5 110 0.25 115
地方发生松弛。如前苏联对内燃机曲轴振动的研究表明， 地方发生松弛。如前苏联对内燃机曲轴振动的研究表明，当其振动向共 振过渡时，曲轴中依靠材料的阻尼消耗振动能量的60％ 振过渡时，曲轴中依靠材料的阻尼消耗振动能量的 ％~65%，而用结构 ， 减振仅消耗35％ ％。利用阻尼合金达到减振有三大优点 减振仅消耗 ％~40％。利用阻尼合金达到减振有三大优点：防止和减 ％。利用阻尼合金达到减振有三大优点： 少振动，防止和减少噪声，增加材料的疲劳寿命。 少振动，防止和减少噪声，增加材料的疲劳寿命。
减震垫用什么材料好
减震垫用什么材料好减震垫是一种用于减轻震动和冲击的材料，广泛应用于汽车、机械设备、建筑物等领域。
选择合适的材料对于减震垫的性能和效果至关重要。
那么，减震垫用什么材料好呢？以下是一些常见的减震垫材料及其特点，供大家参考选择。
首先，橡胶是一种常见的减震垫材料。
橡胶具有良好的弹性和耐磨性，能够有效吸收震动和冲击力，具有较好的减震效果。
此外，橡胶材料还具有较好的耐候性和化学稳定性，适用于各种环境条件下的使用。
因此，在汽车、机械设备等领域，橡胶减震垫被广泛应用。
其次，聚氨酯是另一种常用的减震垫材料。
聚氨酯具有较好的弹性和耐磨性，能够有效减少震动和噪音，提高设备的稳定性和舒适性。
与橡胶相比，聚氨酯材料的耐磨性和耐油性更好，适用于一些特殊环境下的使用。
因此，在一些对耐磨性要求较高的场合，聚氨酯减震垫也是一个不错的选择。
此外，硅胶也是一种常见的减震垫材料。
硅胶具有优异的耐高温性能和化学稳定性，能够在较高温度下保持稳定的性能，不易老化和变形。
因此，在一些高温环境下的使用，硅胶减震垫是一个理想的选择。
同时，硅胶材料还具有较好的绝缘性能和耐候性，适用于一些特殊的工业设备和电子产品中的减震应用。
最后，泡沫塑料也是一种常用的减震垫材料。
泡沫塑料具有轻质、柔软、隔热、隔音等特点，能够有效减少震动和噪音，提高设备的稳定性和舒适性。
与其他材料相比，泡沫塑料的成本更低，适用于一些对成本要求较高的场合。
因此，在家用电器、家具等领域，泡沫塑料减震垫也得到了广泛的应用。
综上所述，减震垫的材料选择应根据具体的使用环境和要求来进行，橡胶、聚氨酯、硅胶和泡沫塑料都是常见的减震垫材料，具有各自的特点和优势。
在选择减震垫材料时，需要综合考虑材料的弹性、耐磨性、耐高温性、成本等因素，以达到最佳的减震效果和经济性。
希望本文能够对大家在选择减震垫材料时提供一些参考和帮助。
2010.01.20 阻尼板使用说明
产生阻尼的原因
自由阻尼：其作用机理,一般认为是基体与填充物界面间 的滑移所造成的。 束缚阻尼：是在体系内的动能转变为热能的过程。
阻尼材料在特定频率下其性能随温度变化的典型曲线
衡量材料阻尼特性的参数是材料 的损耗因子(β) 。其定义为β= G″/ G′= tgα。式中,α是材料 受激励后,应变滞后于应力的相位 角;G′和G″分别是材料复合剪切 模量的实部和虚部。阻尼材料消 耗的能量正比于G′和β的乘积, 与阻尼材料的减振降噪有关,因此 G′和β是衡量阻尼材料的一般性 能指标。阻尼材料在特定温度范 围内有较高的阻尼性能。
3
磁性沥青阻尼板
■1. 技术性能 1.1 密度：4200±200g/m2。 1.2 灰分：(70±5)%。 1.3 蒸发量：小于0.6。 1.4拉伸剪切强度:：N≥20 1.5磁吸性:MT≥18 1.6 耐腐蚀性：无锈迹等异常现象。 1.7 耐冲击性：-5℃、-20℃落球冲击， 其高度大于230毫米。 1.8 下垂性：≥8毫米。 1.9 吸水率：≤5 1.10 气味：无明显的臭味。 1.11 表面粘着变形：表面没有发粘和污染及 明显变形和龟裂。 1.12 冒烟温度：≥170℃。 1.13 阻尼性（见下图） 本品上述性能经德国DIN TL-VW、中国JF03-98、日本 (ES-X62223)JASO、法国B14系列标准测定，资料全部合 格。
4
环氧加强板
目前，汽车轻量化过程中，要求减薄汽车车身钢板\减轻自身重量，达到节能、 降耗的作用，但同时也带来车身部件刚度变低及噪音增大的现象，为了克服这些 缺点，使汽车车身、车门及翼子板局部得以补强的环氧树脂胶片也应运而生。该 材料是以环氧树脂经橡胶改性，配合各种填料及助剂制造而成，具有粘贴性好， 耐水及加热固化强度高、阻尼性能好等特点，特别适合车门、翼子板和行李箱等 处局部补强。它满足了汽车工业生产轻质汽车的要求而避免牺牲结构整体性、刚度 和产品性能。汽车上一般用来加强门、护板、发动机罩盖和行李箱盖。应用该产品 可大大提高部件刚性，降低振动、提高乘员舒适性而深受汽车厂好评。是轿车、 客车、旅游车及各种卡车内饰使用的一种理想的局部加强材料，被国内外汽车厂家 广泛应用。
阻尼材料的定义和分类
阻尼材料的定义和分类1. 阻尼材料的定义阻尼材料是一种能够吸收和耗散能量的材料，用于减少振动、噪声或冲击的传递。
它可以将机械能转化为其他形式的能量，从而减少结构或系统的振动幅度和能量传递。
阻尼材料广泛应用于航空航天、建筑、交通工具等领域，以提高结构的稳定性、减少噪声和延长设备寿命。
不同类型的阻尼材料适用于不同频率范围和振动模式。
2. 阻尼材料的分类根据其工作原理和结构特点，阻尼材料可以分为以下几类：2.1 粘性阻尼材料粘性阻尼材料是最常见也是最简单的一类阻尼材料。
它通过在结构中引入黏滞剂来消耗振动能量。
黏滞剂可以是液体或者高分子物质，如油脂或聚合物。
粘性阻尼材料具有良好的耗散特性，在宽频率范围内都能发挥作用。
然而，由于黏滞剂的流动性，粘性阻尼材料的阻尼效果会随温度和频率的变化而改变。
2.2 损耗因子阻尼材料损耗因子阻尼材料是一种通过改变结构中的弹性模量来实现阻尼效果的材料。
它利用了材料内部分子间的摩擦和能量耗散来减少振动传递。
损耗因子阻尼材料通常由两种或多种不同刚度的材料层叠组成，其中一层具有较高的刚度，另一层具有较低的刚度。
当结构振动时，不同刚度层之间会发生相对滑动，从而产生摩擦和能量损耗。
2.3 磁流变阻尼材料磁流变阻尼材料是一种利用磁流变效应实现阻尼控制的智能材料。
它由磁流变液体和载体组成，在外加磁场作用下，可调节其黏滞特性。
磁流变液体是一种含有微小粒子的流体，当施加磁场时，液体内的微小粒子会发生排列和聚集，从而改变液体的黏滞特性。
通过控制外加磁场的强度和方向，可以实现对磁流变阻尼材料阻尼效果的调节。
2.4 液态阻尼材料液态阻尼材料是一种使用液体作为阻尼介质的材料。
它通常由容器、液体和活塞组成。
当结构振动时，活塞在液体中产生阻力，从而减少振动能量传递。
液态阻尼材料具有较高的耗散能力和稳定性，并且不受温度和频率影响。
然而，由于需要使用密闭容器来包裹液体，在设计和制造上具有一定的复杂性。
3. 阻尼材料的应用不同类型的阻尼材料适用于不同领域和应用：•粘性阻尼材料广泛应用于建筑结构、桥梁、机械设备等领域，以减少地震或风振引起的结构损伤。
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汉高给汽车减振降噪的不同阻尼材料
汽车行驶的过程中，总有多种噪声存在，它们通过空气传播和结构振动被传递到汽车客舱。
噪声源主要包括发动机和变速箱、进排气系统、传动和转向系统、风、路况和轮胎等。
根据噪声性质的不同，汽车降噪分为吸音降噪、隔音降噪、阻尼（减振）降噪和主动降噪等不同方法。
发动机噪声、路噪、胎噪等都是受激励振动或者振动传递所产生的噪声属于汽车结构噪声，大多属于中低频噪声。
低频噪声通常超出人的听力范围不易被察觉，对生理的直接影响没有高频噪声明显。
但低频噪声却接近人体器官的共振频率，会对心血管系统、神经系统、消化系统以及代谢功能产生损害影响健康。
对于降低结构噪声，我们可以从阻尼降噪入手。
按主要分布位置分类的汽车阻尼
阻尼和阻尼材料
阻尼（Damping）是指阻碍物体的相对运动、把振动能转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。
材料的阻尼越大，结构振动越弱、噪声越小。
汽车车身由多种金属材料组成，但一般金属材料（例如钢板）的固有阻尼都很小。
阻尼材料是将机械振动能和声能转变为热能耗散以达到减振降噪目的的材料。
在汽车、机械、兵器、航空航天、舰船等领域中，常用阻尼减振技术将外加的（高）阻尼材料附着在结构件表面得到复合阻尼，通过耗散结构件的振动能量有效控制其振动水平从而降噪。
加入阻尼材料以后，复合阻尼因子越大、温域（阻尼材料工作温度范围）越宽，减振降噪的效果就越好。
通过隔音阻尼材料获得
复合阻尼因子以增加振动能量的损耗
汽车阻尼材料
汽车阻尼材料包括粘弹阻尼材料、高阻尼涂料、高阻尼合金、复合型阻尼钢板、高聚物阻尼材料等。
在这些阻尼材料中，使用的比较成熟是粘弹阻尼材料和高阻尼涂料。
（左）沥青阻尼片（右）可液态喷涂阻尼材料（LASD）
在粘弹阻尼材料中，应用较多的是沥青阻尼片。
它是以沥青为主的薄片状材料，用于大面积壳体减振降噪。
沥青阻尼片分为磁性型、自粘型和热熔型三类。
磁性沥青阻尼片在汽车车体的一些竖直面（例如车门等）或者倾斜面（例如轮罩等）上使用，需要在沥青阻尼和汽车钣金的贴合面之间添加磁粉将其吸附在这些竖直或倾斜面的表面，通过涂装线时在一定的温度下（140℃-180℃）熔融，冷却后粘附在车身上。
自粘型沥青阻尼片与前者相似，通过在表面涂胶并覆盖隔离纸，使用时除去隔离纸粘贴于车内立面或斜面等部位。
热熔型沥青阻尼主要用于汽车地板等平面，将其平铺在地板上，通过涂装线烘房在140℃-180℃熔融、冷却后粘附在地板上。
铺在汽车地板上的沥青阻尼片
沥青阻尼片材料成本低，但需要预成型剪裁成特定形状，需要储存、运输，只能手工操作，难以控制，对质量和一致性都有影响。
沥青阻尼片的机械强度低，适用温域窄、容易受到气温冷热影响（天热时变软变粘、天冷时变硬变脆），密度高重量大、复合阻尼因子低（不超过0.1），并且污染严重。
高阻尼涂料，即可喷涂型隔音阻尼（Liquid Applied Sound Deadener, 简称LASD）材料，是一种高分子功能涂料，特别适合用于空间曲面结构。
早期的LASD 采用PVC和环氧基，阻尼因子略大于沥青阻尼片，实现了机器人操作。
新一代橡胶基和水性LASD出现后，不仅具有自动化的优势，还进一步提升了减振降噪性能——
1. 阻尼性能优化
LASD可通过定制高分子调制阻尼性能，进一步优化降噪区间（温域，0-40℃），复合阻尼因子提高到0.15-0.3 (3 kg/m²)，更有效的实现结构噪音从振动能到热能的消耗。
2. 减重贡献巨大
通过振动模式分析（下方左图）和机器人操作，优化了所覆盖的振动位置，只对振动强度大的区域进行覆盖（下方右图中红色线圈内的区域），减少了覆盖面积但却提升了覆盖效果。
更少的隔音阻尼材料与大片沥青等效，与使用沥青阻尼片相比，降低了施工厚度、重量和存储和运输成本。
过振动模式分析，小面积的LASD（右图红色圈内）
可达到与大面积沥青片（中图矩形黑底部分）
相同的阻尼效果
汉高通过对完整车体声学研究分析，并在实际驾驶试验中证实：LASD相对于沥青阻尼，在涂装烘烤后材料密度更低。
因此在同等的施工面积上，LASD使汽车总重量减小。
3. 高效率、自动化
由于使用机器人对车身多处进行减振降噪，LASD的可重复性和生产节拍高，误差≤5mm（视机器人的精度而定），一致性好。
对于不同车型，只需调整机器人仿形与喷涂参数而无需进行沥青阻尼片设计开发验证等过程，提高了设计和应用的灵活性。
4. 可持续发展、低VOC排放
橡胶基和水性LASD具有极低的VOC（Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物）和甲醛排放的优点，极大地减少了车内排放，同时还使用可再生原材料具有可持续发展性，安全、健康、环保。
沃瑞森拥有自已强大的黏结数据库，有匹配各种功能黏结的推荐。
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