摘要：阐述了水性阻尼材料的组成以及相比于传统沥青阻尼材料的优势，介绍了水性阻尼材料应用的工艺及对设备、车身结构、贮存等方面的要求，并对水性阻尼材料应用过程中出现的质量问题提供了预防及解决的方法。
关键词：水性阻尼材料；沥青阻尼材料；环保；轻量化
车用阻尼材料具有降噪减振等功能，被广泛应用于车身底板、轮罩及顶棚、侧围、车门等位置。沥青阻尼材料可有效吸收汽车行驶中钢板振动所产生的能量，但在夏季经过太阳的曝晒，钢板最高的温度有可能超过 100 ℃ ，沥青阻尼材料分解而释放出含多环芳烃气体，造成车内异味，且该气体是一种致癌物质，会对人体产生伤害。水性阻尼材料与沥青阻尼材料相比，具有便于施工、无异味、阻尼性能好等优点，而且密度较小，在满足性能要求的前提下可有效降低阻尼材料在整车中的质量。目前，GM、Ford、Audi、BMW 等欧美主流汽车厂家已普遍使用水性阻尼材料替代沥青阻尼材料，在国内，上海通用、吉利沃尔沃、奇瑞捷豹路虎等车企也率先在汽车涂装工艺中以水性阻尼材料作为降噪减振材料。
1.1 水性阻尼材料主要成分及功能
水性阻尼材料是一种以高分子树脂聚合物为基本成膜物，以水为分散介质，辅以填料和助剂等制备的水性高分子减振降噪阻尼材料，其主要组成成分及功能见表 1 所列，而传统热熔型阻尼材料是以沥青为主要基材并辅以无机填料等制成的阻尼垫。
1.2 水性阻尼材料特点及技术优势
水性阻尼材料采用自动化机器人作业方式，喷涂在车身指定位置，与传统沥青阻尼材料工艺相比，在施工条件、阻尼材料开发、生产线工艺布局、材料物流及贮存、绿色环保、轻量化等方面存在明显差别，水性阻尼材料主要以下几个方面的优势。
1）实现机械自动化，替代人工操作。传统沥青阻尼材料由人工安装在车身相应位置上，其应用情况见图1 所示。一般汽车企业单车需要4-5人来完成其阻尼垫安装工作，由于沥青阻尼垫表面残渣等颗粒物质比较多，容易引起涂装漆膜质量不良问题，并且操作者因手动反复性操作，很容易产生疲劳感。
而水性阻尼材料采用自动化机器人喷涂，可实现喷涂位置精确控制，具有高度动作重复性和喷涂形状可操控性，规避了人为操作不当所导致的错漏装、摆放位置一致性差等质量问题，并且机器人喷涂对于垂直面和顶盖内表面以及复杂型面的操作性更加便捷。其应用情况见图 2 所示。
2）节省新投入车型的材料开发周期及费用。传统沥青阻尼垫需要依据不同车型而进行二次开发，阻尼垫制造商需要设计开发不同的模具。而水性阻尼材料采用机器人喷涂，机器人程序设定，若有新车引入现场，调整机器人仿形与喷涂参数即可，无需进行类似沥青垫设计、开发、验证等繁琐过程。对于产品增加、减少或结构优化可以立即实施，不需要增加开发周期。
3）释放空间，节省成本。传统沥青阻尼材料需要大量货架在现场贮存部件，一个车型一般约有 20 块阻尼垫。而水性阻尼材料采用集中输胶系统，无需在现场摆放部件以及相关工位器具，在多款车型共线生产的情况下，规避了现场空间不足与混乱问题。
4）水性阻尼材料贮存、喷涂等都有温控系统自动控制。传统沥青阻尼材料对温度较敏感，低温环境下脆性增大，高温环境下黏性增加，在冬季施工过程中容易破碎，而在夏季施工中又容易产生背衬粘连现象，影响施工性能。而水性阻尼材料规避了传统沥青阻尼材料因贮存、运输、人为等因素造成质量缺陷的问题。
5）有利于车内空气质量及健康环境改善。传统沥青阻尼材料以沥青为基材，在常温下便有令人不悦的气味，在高温下气味会加速挥发，对车内的空气质量产生不利影响。水性阻尼材料是以树脂材料为基材、以水作为介质的环保涂料，对温度敏感性低，并且在干态和湿态下几乎没有异味产生，可以有效提升客户的乘坐感受 。
6）有利于整车轻量化改善。传统沥青阻尼材料的厚度一般在 2.0-4.0mm，在整车中使用约 10 kg ，质量较大。水性阻尼材料由于具有更高的阻尼系数，在保持相同 NVH 性能的前提下使用更低的厚度，通常在 1.0-3.0 mm ，在整车中使用 4-6 kg ，从而降低整车质量和汽车油耗。
水性阻尼材料同传统沥青阻尼材料相比，在工艺技术上存在明显优势，但也存在一定的问题，如采用机器人喷涂水性阻尼材料单条涂装生产线需要增加机器人喷涂系统及输胶系统的投资，而且水性阻尼材料较传统沥青阻尼材料价格要高。
2.1 工艺流程
水性阻尼材料通常在涂装车间施工，采用自动化机器人进行在线喷涂。喷涂机器人按照设定程序将水性阻尼材料喷涂在电泳车身钣金上，而后利用中涂烘房的烘烤完成固化并粘贴在钣金上，其工艺流程如图3 所示。
2.2 车身定位系统技术要求
水性阻尼材料采用自动化机器人喷涂方式，为了防止喷涂机器人运行过程中与车身发生碰撞以及喷涂位置的准确性，对定位识别系统有一定的要求。喷涂机器人上配备视觉系统，对车身进行定位，机器人需要配备视觉位置补偿功能，通过摄像头拍照后将车身定位偏差发送给机器人，进行轨迹校正，X 、Y 、Z3 个方向纠正偏差不小于 20 mm 。在保证摄像头拍照清晰的前提下，定位系统动作时间越短越好。车身定位系统要能够满足所有车型的定位，将来有新车型时，不需要再进行硬件的改造，按照流程即可完成摄像定位系统的新车型导入工作。定位系统要排除环境照明的影响，要求进行自动补光，防止工位照度不足产生的设备异常。定位系统要安装在不干涉的位置，避免同车身、喷涂机器人和室体干涉。定位系统要保证足够的安装强度，避免室体、输送或其他机械动作的震动影响拍摄效果。
2.3 喷涂机器人系统技术要求
1) 机器人喷枪：使用 3D 喷枪，具有3个枪嘴，可从3个角度进行喷涂，一遍喷涂，膜厚达到定义要求。
2) 温控系统：保证机器人喷枪使用点温度满足工艺要求，使用点温度为 28～32℃ 可调，精度要求为设定温度± 1 ℃ ，不能频繁波动。
3) 供给喷涂系统：定量供给装置采用伺服定量机的形式，定量填充，定量喷涂。定量供给装置进行材料填充等相关准备工作的时间小于 12s，利用车身导入导出的时间进行填充。定量喷涂控制系统具备预压和残压控制功能，保证开枪和关枪时涂胶形状均匀。通过设定机器人的每个涂装点的条件（如吐出量等），可以控制吐出量，能够在生产模式下进行同步修改。
2.4 车身设计要求
水性阻尼材料喷涂应用时需要与车身设计进行同步考虑，在产品数据设计时考虑机器人喷涂可达成性。如果喷涂位置上有白车身零部件覆盖，则需要对该位置的白车身零部件进行位置调整或者结构优化，避免遮挡或减少遮挡面积；对于总装装配时使用的螺柱、安装孔、安装面等，需要进行避让或遮蔽，避免阻尼材料污染影响总装零部件装配；对于有堵盖零件安装的区域需要考虑堵盖材料与水性阻尼材料之间的黏结强度，对于焊缝密封胶的区域需要避让，避免2种材料由于收缩系数不同而产生内应力，导致水性阻尼材料与密封胶开裂。
2.5 材料贮存环境的技术要求
水性阻尼材料以水作为溶剂，不同于溶剂型涂料，其具有黏度高、流动性差、固体颗粒粗等特点。对贮存环境要求为：在 5～30℃ 、相对湿度小于 75% 的条件下，不应处于冰冻、环境湿度大以及直接日晒的环境中，配套的输送管路、输送泵以及胶桶必须是不锈钢。在冬季需要提前将材料运至输胶间，使材料温度稳定至输胶间的温度。水性阻尼材料以水为溶剂，涂料保质期短，一般为3个月，比传统沥青阻尼材料保质期 12个月要短很多，在系统中循环时间不能太长，严重时还会使材料破乳，导致分层及结块等问题。
3.1 起泡、开裂
起泡、开裂的主要原因有：集中输胶系统内混入空气，导致喷出的材料中含空气，经过高温烘烤形成起泡；水性阻尼材料喷涂完成后未及时烘干，导致材料受潮、脱水等形成起泡、开裂；水性阻尼材料在生产灌装时空气未排尽。
3.2 流挂
流挂的主要原因有：机器人仿形调整不到位或喷涂参数异常导致水性阻尼材料堆积形成流坠，一般集中在喷涂的起始和收枪位置；水性阻尼材料黏度过低或保温系统温度设置过高导致黏度变低。
3.3 剥落、剥离
剥落、剥离的主要原因有：水性阻尼材料质量不达标，其中涉及项目有附着力、剪切强度和烘烤性等；喷完水性阻尼材料后未及时烘烤且停滞时间过长，导致烘干后或烘干前就出现剥落、剥离的问题。
3.4 分叉
分叉的主要原因有：换胶过程中有干胶掉入和原材料生产过程中过滤网损坏以及包装过程中有杂质颗粒混入造成喷枪堵塞，因此需要定期清洗过滤器，并检查喷嘴及过滤器是否有损坏。
3.5 搭接不良
搭接不良的主要原因有：机器人喷涂作业时喷幅之间出现搭接不足的缝隙或搭接过大的重叠等问题，需要不断优化调试喷涂机器人，控制好机器人喷涂的距离及喷涂角度。
节能环保是汽车工业发展的重要战略导向，水性阻尼材料在车身减重、绿色环保等方面具有积极的引导意义，其良好的阻尼性能以及施工性能也得到业界的认可。对于我国汽车行业来说，水性阻尼材料工艺的应用还不是很广泛，由于各汽车制造企业设计理念及生产线实际情况的不同，需要具体问题具体分析，并进一步探讨和研究，逐渐推广应用，加快我国汽车工业绿色环保的进程。
来源：期刊-现代涂装
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