干法顶棚和湿法顶棚NVH性能对比分析

许林倩 　岳志强　耿建　党程

摘 要：介绍了汽车顶棚的生产工艺（湿法工艺和干法工艺），并从零部件隔吸声性能和整车车内噪声进行了对比分析。结果表明，湿法工艺的NVH性能明显优于干法工艺，将成为汽车顶棚的主要生产工艺。

关键词：干法工艺 湿法工艺 隔声 吸声 车内噪声

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

隨着生活水平的提高，消费者对汽车的舒适性要求越来越高。汽车顶棚是整车内饰的重要组成部分之一，也是除座椅外最大的吸声体。汽车顶棚不仅有车内装饰的作用，还有隔吸声和隔热的作用，对提高整车乘客的舒适性起到非常重要的作用。

汽车顶棚一般由面料层和基材层组成：面料层朝向车内，乘客能看到外观，一般采用无纺布、针织面料和PVC等;基材层一般采用PU复合板（湿法PU板和干法PU板）、PP玻纤板和硬质毡等。汽车顶棚面料层一般采用无纺布和针织面料;基材层一般采用PU复合板（湿法PU板和干法PU板）、PP玻纤板。目前顶棚主要分为干法顶棚和湿法顶棚两大类。

本文从零部件角度对比分析干法顶棚和湿法顶棚的隔吸声性能，从整车角度对比分析干法顶棚和湿法顶棚对车内噪声的影响。

2 顶棚生产工艺

顶棚的生产工艺主要包括干法工艺和湿法工艺。

2.1 干法工艺

干法工艺是指已加工好的PU复合板或pp玻纤板、无纺布等粘结复合的材料、干法的PU复合板材，通过烘烤加热PU板，再铺上面料，是通过冷模压制成型的一种工艺方法，材质组成如图1所示[1]。

干法工艺是热料冷膜（如图2所示），分为以下步骤：

先将PU、胶板、玻纤、胶片和无纺布复合成板材;

降复合板材加热到180-200℃，放入模具和面料同时压制;

水切割边缘，包边和粘贴附件;

2.2 湿法工艺

湿法顶棚是冷料热模，将PU泡沫板、面料、聚氨酯胶黏剂，通过利用热固性胶体复合面料及热模复合成型的生产工艺方法。

湿法成型可以被细化为一步法与两步法。一步法顶棚缺少面料下方无纺布，面料层和骨架层直接复合，实际工程中以两步法应用较多。两步法湿法工艺流程（如图3所示）：泡沫板材上料→辊胶→喷水→叠加→送料→骨架模压（热模）→定型→喷胶→模压（热模）→定型→水切割→包边+粘附件[2]。两步法顶棚包含面料层和骨架层，面料层主要起装饰作用;骨架层包含无纺布、玻纤、胶水、PU板、胶水、玻纤、无纺布层，各层作用如下图4所示。

3 试验简介

顶棚零部件的性能主要包含吸声性能和隔声性能（插入损失），吸声性能用混响箱测试，隔声性能用混响室-全消声室测量。顶棚是声学包中非常重要的一个部件，衡量顶棚性能的优良需进行整车试验。

3.1 吸声性能测试

吸声性能用混响箱测试，如下图5所示。所需试验样件0.6m2-1.2m2，吸声系数表示为[3]：

V-混响箱体积，m3;

c-声速，m/s;

S-样件面积，m2;

T1-混响箱无样件时的混响时间，s;

T2-混响箱有样件时的混响时间，s;

3.2 隔声性能测试

隔声性能用混响室-全消声室测量测试，如下图6所示。所需试验样件1m2-1.2m2，插入损失表示为[4]：

SPL：在发声室与接收室分别测量的平均声压级;

3.3 车内噪声

按照GB1496-79《机动车辆噪声测试方法》的车内噪声测量方法[5]，在光滑沥青路面进行整车路试，测试环境：风速<1m/s;测试工况：120km/h;传感器布置：驾驶员左耳（DLE）、左后乘客左耳（RLPL）;数据采集系统：LMS四通道。路试的结果用声压级（dB（A））、语言清晰度和频谱表示。

声压级（SPL）是声信号最基本的测量参数，用Lp表示，单位dB（A）;

P为声压有效值，单位为Pa。

语言清晰度是描述在噪声环境下说话清晰程度的指示，用%AI表示;语言清晰度用百分数表示：100%表示说话完全听得清楚，0%表示说话完全听不清楚。

频谱是频率谱密度的简称，就是频率的分布曲线，复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫频谱。

4 干法和湿法顶棚性能对比

4.1 吸声性能对比

在顶棚厚度相同的条件下，如图7所示，吸声性能：小于800Hz，干法顶棚的吸声系数由于共振峰高于湿法顶棚的;大于800Hz，湿法顶棚的吸声系数远高于干法顶棚的。

4.2 隔声性能对比

在全频段，湿法顶棚的插入损失高于干法顶棚2-6dB，如图8所示。

4.3 车内噪声对比

按照车内噪声数据分析，如图9所示，声压级：湿法顶棚比干法顶棚的声压级低0.8-0.9dB（A）;如图所示，语言清晰度：湿法顶棚比干法顶棚的语言清晰度高1-2%AI;如图9所示;频谱：湿法顶棚的频谱能量低于干法顶棚的;声压级、语言清晰度和频谱综合来看，湿法顶棚优于干法頂棚。

5 理论分析

吸声原理是声能转化为热能。一方面，声波在传递过程中，质点的振动速度不同，这种速度梯度使得相邻质点间产生了相互作用的内摩擦力和黏性力，从而阻碍了质点的运动，使得声能不断转化为热能。`另一个方面，媒体中的各个质点的疏密程度和温度不一样，这种温度梯度使得相邻质点间产生热交换，使得声能转化为热能[3]。

隔声原理是当声音从空气入射到另外结构表面时，一部分声能被反射回来，另一部分声能透过这个材料，继续在空气中传播[4]。

τ为声学传递系数

湿法顶棚的透气性比干法顶棚的好，湿法顶棚的吸声性能好于干法顶棚的，湿法顶棚的隔声量也高于干法顶棚的;湿法顶棚相比于干法顶棚，对于降低车内噪声，提高车内声品质，湿法顶棚明显优于干法顶棚。

6 总结

1）从零件角度分析，湿法顶棚的隔吸声性能优于干法顶棚的;

2）从整车角度验证，湿法顶棚的车内噪声低于干法顶棚的;

3）从零件和整车角度分析，湿法顶棚的NVH性能优于干法顶棚的，车型项目顶棚还需结合顶棚的阻燃、强度、色牢度和耐老化等方面考虑;

4）下一步研究从材料的角度如何提升顶棚的隔吸声性能，降低车内噪声，提高车内声品质。

参考文献：

[1]任桂贤，姜前道，王雪.汽车内饰顶棚总成的生产工艺[J]. 汽车工程师，2013（1）：57-59，62.

[2]张拓. 汽车顶棚不同生产生产工艺的对比分析[J].汽车工艺与材料，2016（4）：21-23.

[3]庞剑，谌刚，何华. 汽车噪声与振动—理论与应用[M]. 北京：北京理工大学出版社，2006. 309-346.

[4]庞剑. 汽车车身噪声与振动控制 [M]. 北京：机械工业出版社，2015. 176-180.

[5]国家质量监督检验检疫总局. GB/T18697-2002《声学汽车车内噪声测量方法》[S]. 北京：中国标准出版社，2002.