车身空腔发泡降噪材料及其工艺实现

朱琇琪刘海涛安明坤 AI汽车制造业 2026-09-03

在汽车行业NVH性能竞争愈发激烈的背景下，传统预制发泡块工艺显现出多项弊端，而车身空腔现场灌注声学泡沫的新型降噪工艺相较而言有诸多优点。本文聚焦于空腔发泡工艺在乘用车总装生产线的工程落地，系统梳理设备选型、工艺控制与质量保障的关键技术节点，为整车企业提供参考。

1 汽车NVH性能挑战与传统工艺局限

在汽车品质与驾乘舒适性竞争日趋激烈的背景下，NVH（噪声、振动与声振粗糙度）已成为车型核心竞争力与用户购车关键决策因素，更是众多造车企业打造产品差异化的关键抓手。

声学降噪材料是控制车内噪声的核心载体，通过吸声、隔声、阻尼减振与密封阻断等机制，可有效衰减路噪、风噪、动力总成噪声及电机啸叫。车身空腔作为噪声传播与放大的主要通道，采用高性能发泡材料进行密封填充，已成为提升整车NVH性能的关键技术路径。

传统降噪，工厂使用的预制发泡块（也称膨胀胶块）存在多项难以克服的弊端：需要单独工序和人员安装；预制发泡块的型号和位置，在混线生产安装时容易搞错；前道工序涉及制模、成型、测试、调整、交货、入库、存放、领用、厂内运输和现场码放占地等诸多环节和隐性成本；改型时需要重新制作模具，周期较长；存在工艺冲突，如涂装车间的电泳漆流入和流出车体时会将预制发泡块冲刷移位（离位或偏移角度），同时固化炉的温度会影响预制发泡块的效果，与运营成本相冲突；由于预制发泡块自身发泡倍率低，充填性差，极易产生空隙，对空腔密封性的保障较差。

2 空腔发泡降噪材料及其应用原理

通过向车身复杂异形空腔精准灌注声学泡沫材料，构建全方位声学屏障，从根源上阻隔了路噪、风噪、动力总成及电机啸叫等噪声的传递和放大。主要填充位置如：仪表盘前端、A柱及B柱上下T口、轮罩下部等部位。该工艺从源头抑制噪声传递与放大，可显著降低车内噪声值，提升静谧性。

材料配方主要分为两大体系：预聚体体系和普通体系配方（异氰酸酯和组合聚醚多元醇）。预聚体体系的材料混合比例多为高比例，如24：1（体积比），在国内的使用场景较多。近两年业内厂商新推出的低比例配方为普通体系。泡沫分为开孔吸声和闭孔隔声两种形式。闭孔泡沫应用范围比较广泛，可以用在车体的任何部位。闭孔泡沫的反应过程是一个放热的化学交联反应，中心温度可达90℃左右。反应过程包括混合、乳化、脱粘和固化。声音到达闭孔泡沫表面传入泡孔，会使内部蜂窝状泡孔产生压缩/膨胀的振动，声能转化成热能，对中高频声能起到能量衰减隔声的作用。开孔泡沫、泡孔联通、声波推动空气与孔壁摩擦，也会转化为热能消耗，但因其不具备防水性能，故不能用于水线以下的位置。

项目开始之初，材料厂家尚未确定，设备选择需要考虑兼容性强、性能更为宽泛。鉴于市面上已使用的材料种类性能差异，材料反应活性对温度敏感，需在稳定温度区间内完成固化过程，保证闭孔结构与声学性能。我们通过调研了解到，基于体积比1：1、1.5：1、2：1、4：1、16：1以及24：1等可用材料。我们选择了市场上绝大多数品牌，但不能满足设备解决方案所需。为了给材料团队留有更宽范的选择余地，我们对设备提出了宽配比要求。

3 空腔发泡核心工艺与设备关键技术

3.1 配比与计量精度控制

高端NVH发泡设备兼容高低比例配比，搭载主动式计量混合系统，配合高精度的伺服直线电缸控制定量配比，混合精度可达±2%，能精准控制双组分发泡材料的配比比例（1：1至24：1可调）。重复注射定量精度应小于±3%，Cmk值应≥1.67。相较于传统简易发泡设备的误差，空腔发泡设备在计量精度、设备寿命和配比能力上具有极大优势，可有效避免因材料配比失衡导致的泡沫发泡体积不均的问题——“过泡”易造成空腔填充溢出污染车体，封堵注射孔会形成“型腔发泡”影响泡沫密度，“欠泡”则会留下隔声死角，两者都会导致NVH性能大幅波动。特别是“欠泡”补打难度高，在生产中比较难操作，不好判断剩余空腔的体积和注射量，如果溢出又会造成污染。

3.2 温控与注射混合头设计

发泡材料的反应活性对温度极为敏感，需要NVH发泡设备配备高精度温控模块，原料温度控制精度≤±1℃，确保材料在最佳反应温度区间完成发泡固化，有效避免因温度过高影响材料乳化后的材料流动性或泡沫“烧心”，保证泡沫与车身空腔内壁的紧密贴合。特别注意环境温度低时，长假后开机材料循环稳定等待时间不宜超过20min；若超时未达到稳定温度，需排查保温系统故障。

注射混合头需要选用带有滑阀设计机械自洁的结构，确保材料在注射开始或完成停止时一直处于循环状态，不允许有死角或盲端流道，避免开枪注射时产生“料头”，形成质量不稳定的泡沫，影响泡沫的声学特性。同时，混合头清洁装置的可靠和耐用性也尤为重要，这是保证注射液流规整的必要手段。否则，混合头部因自洁产生的堆料，会阻挡液流形成散射甚至污染到车身其他位置，不易清洁。

3.3 设备布局与维护保障

发泡材料属于高分子材料，不能长期处于高温状态，特别是产能较低时，或者是产能较高时生产线上的备用机组储罐内的材料容易产生老化过期，必须更换。项目前期与我们交流的供应商有着给通用汽车服务超过20年的经验，他们负责任地给予了提醒，我们对车间下发了作业指导书，延长材料的使用期限，平均降低成本10%～15%。

供料系统最好有单独的供料间，考虑充足的储料空间，以应对材料储存温度和防爆的要求。供料系统的储量依据日消耗量单独设计，根据输送距离和层高选用供料泵组；必备防湿功能，不选用湿气可浸透的管件，不选用定期更换的防湿滤器，减少备件和维护点检工作量。系统设计要求绝对避免在材料加注过程中将湿气带入储罐，否则会形成结晶，造成堵塞。

系统配置的NVH发泡设备多为对向使用，并增加备用机组，分为自动区/手动区，视觉自动定位精度不大于±0.2mm。为了满足以后扩能的需求，我们要求供应商在系统设计上采用模块化设计，便于老线的改造。要求核心部件可快速拆卸更换，单次维护时间≤2h，避免了传统设备维护繁琐、停机时间长的问题。要求供应商具备国内全系统维护能力，结合远程监控与预测性维护功能，大幅减少生产线停机损失。供应商可靠的设备解决方案能有效规避这一风险。

材料在生产现场注射时，因交联反应过程中会有部分VOC释放出来，需要室内有排风，排放需根据当地环保要求配备相关处理设备。人工段需要配备工位空调。在日常生产中，还需要注意材料发泡倍率，进行密度检测、充填性能跟踪，闭孔泡沫需检查闭孔率。

4 应用案例与效果数据

目前国内大于30JPH的生产线多采用自动灌注，需要兼顾输送、车身定位、注射孔视觉定位、自动供料系统、工位空调或送风以及废气处理系统。每车常见注射孔数量多为12~20孔，典型注射位置如图1所示。随着新能源汽车前桥和后桥整体压铸所产生的车体结构变化，注射孔位数量也有下降趋势。