Dạ hôm kia vợ đứng sau xem được phát ở Tĩnh Gia nên xé toạc cái VISA của em ạ, thế nên mới có thời gian ngồi văn vẻ cho thêm phần 2.
Nào mời các bác, chúng ta cùng xem ná
Phần 2: Các loại vật liệu chống ồn
Hiện tại trên thế giới, vật liệu chống ồn rất phong phú và đa dạng về chủng loại & thiết kế với nhiều mục đích áp dụng khác nhau. Riêng cho lĩnh vực xe hơi lại chỉ có một số loại là tỏ ra có tác dụng thật sự thôi.
Các hãng bán vật liệu ra sức khoác cho nó những cái tên rất mỹ miều đại loại như Sound Deadening làm điếc hoàn toàn âm thanh hoặc như Super Sound-proofing siêu cách âm với những lời quảng cáo đường mật thường làm cho khách hàng bị choáng ngợp.
Nói gì đâu xa chính em là một con gà công nghiệp bị các bác lái buôn Âu có mà Á cũng có chăn đến nơi đến chốn như ở trước em đã thổ lộ nỗi đau (gấu mà vào đây đọc được thì chít) - kết cục là đã đốt nhiều ngàn đô mà chẳng đi đến đâu. Nếu các các bác không muốn bị như em thì cách ít tốn kém và đỡ mất thời gian hơn là nên đọc kỹ phần này nhá.
Dù là loại vật liệu rẻ hay đắt, được sản xuất bởi ai thì chúng cũng thuộc những loại sau: vật liệu hấp âm (Sound Absorption Material), vật liệu cản âm (Sound Barrier Material) và vật liệu giảm chấn (Vibration Damping Material), ngoài ra còn có loại kết hợp 2 hoặc cả 3 loại trên.
Vật liệu hút âm (Sound Absorption Material):
Loại vật liệu này làm giảm năng lượng âm thanh của các sóng âm khi đi qua nó.
Hút âm được sử dụng để làm mềm hoá môi trường âm bằng việc giảm biên độ của sóng âm, nó thường được áp dụng ở những nơi bị bao kín ví như phòng thu studio hoặc trong nhà.
Hiệu quả của vật liệu hút âm được tăng gấp bội khi áp dụng nó ở những nơi có kết cấu bề mặt phản xạ vì âm thanh sẽ phải xuyên qua nó nhiều lần. Các bác nhớ nhé vì tính chất này nên trong phòng thu Studio người ta dùng rất nhiều vật liệu này với hình thù cổ quái rất khác nhau đại loại như sau
Bản chất âm học của vật liệu hút âm.
Để là một vật liệu hút âm tốt nó phải xốp và cấu trúc dạng sợi. Các sợi ở trong vật liệu sẽ cọ sát với nhau khi sóng âm đi qua tạo ra nhiệt năng và làm phân tán năng lượng âm thanh.
Thuộc tính hút âm của nó được gọi là độ hút âm (Absorption Coefficient) và phụ thuộc rất nhiều vào tần số.
Một nguyên tắc chính là độ dầy của vật liệu hấp âm phải tối thiểu bằng 1/4 bước sóng âm đi qua nó vì vập độ hấp âm sẽ suy giảm ở tần số thấp và tăng ở tần số cao. Hay nói một cách khác các vật liệu hút âm thường bị hạn chế ở tần số thấp.
Bảng dưới đây sẽ cho các các bác thấy độ hấp âm của xốp Polyurethane (được dùng rất phổ biến làm đệm ghế, giường
.. ) ở các tần số khác nhau và với độ dầy khác nhau.
Như các các bác thấy ở tần số 125- 250 Hz (rất phổ biến phát ra ở gầm xe khi đi vào vạch giảm tốc hoặc đường xấu) độ hấp âm của xốp Polyurethane có độ dầy 13mm chỉ ở cỡ 10-15%, tuy nhiên ở tần số 2000 Hz nó lên tới khoảng 90%.
Việc này không được cải thiện được là bao nhiêu khi ta tăng độ dầy của vật liệu lên gấp đôi cỡ 25mm, sao thế nhỉ
. vì với tần số này 1/4 bước sóng của âm thanh (tần số càng thấp bước sóng càng dài
) có độ dài lớn hơn độ dầy của vật liệu nhiều. Vậy ta có thể tăng độ dầy lên >25mm được không, câu trả lời là không khả thi trong môi trường chật hẹp của nội thất xe.
Ngoài Polyurethane các loại sợi cốt-tông (được dùng phổ biến ở các xe liên doanh lắp tại Việt Nam có thể vì nó có còn có tính cách nhiệt rất tốt và rất
rẻ), sợi Polyester, nỉ và sợi thuỷ tinh cũng hay được sử dụng.
Riêng sợi thuỷ tinh ít được sử dụng trong xe hơi vì độ an toàn của nó, như các các bác biết nếu ngộ nhỡ em hay các bác mà hít phải vài ba sợi lượn lờ trong xe thì
Nếu các bác có tính tò mò muốn vật liệu này được sử dụng ở xe các bác thế nào thì chỉ cần mở phần che lốp sau xe lên hoặc sờ tay vào phần trên chỗ để chân của ghế ngồi phía trước là thấy ngay.
Đây là bài học đắt giá của em khi khiêng về một đống loại vật liệu này từ một hãng rất xịn ở bển (USA) tất nhiên là với giá hàng hiệu và đem dùng nó cho gầm xe em và kết quả làm em chán hết nước, chả hơn được mấy khi được đo đạc cẩn thận.
Tuy nhiên nó lại phát huy tác dụng rất tốt trong việc làm giảm thiểu tiếng ù của xe gây gia bởi gió khi xe chuyển động (tần số cao hơn) em sẽ đề cập kỹ với các các bác ở phần ba.
Trong thiết kế chống ồn cho xe hơi loại vật liệu này thường được xử dụng kết hợp các loại vật liệu khác ở hình thức hỗn hợp để tạo ra nhiều tác dụng khác nhau ngoài hấp âm đơn thuần.
Vật liệu cản âm (Sound Barrier):
Tác dụng của cản âm giống hệt như khi các bác đóng cửa ấy. Vậy thì các bác có thể nói cái gì mà chẳng có thể làm vật liệu cản âm được. Điều đó đúng tuy nhiên thế nào là một vật liệu cản âm tốt, xin các bác đọc tiếp phần dưới đây.
Vật liệu này làm giảm cường độ sóng âm ở một hướng cụ thể. Vật liệu cản âm can thiệp vào sóng âm khi nó phát ra từ nguồn âm, một phần năng lượng âm thanh sẽ tiếp tục đi tiếp theo hướng đã định sẵn tuy nhiên với cường độ nhỏ hơn rất nhiều so với sóng âm nguyên thuỷ.
Cường độ sóng âm bị suy giảm khi đi qua vật liệu cản âm nhờ việc loại vật liệu này làm cản trở sự chuyển động của các phần tử không khí vì vậy tạo nên sự phản xạ của một phần rất lớn năng lượng âm thanh.
Một phần năng lượng khác bị hấp thụ và chuyển sang dạng nhiệt năng nhờ đặc tính giảm chấn của vật liệu. Số năng lượng còn lại được chuyển thành năng lượng âm thanh ở mặt kia của vật liệu đối diện với sóng âm truyền tới. Vậy là bất kỳ vật liệu cản âm nào cũng không cản được hết âm thanh ạ .
Dưới đây là một số vật liệu cản âm thông dụng
Ở dạng đơn & Ở dạng hỗn hợp (kết hợp với hấp âm)
Yếu điểm của loại vật liệu này là nó rất kỵ lỗ hổng trên thân. Các lỗ hổng này sẽ làm giảm đi hiệu quả của vật liệu bằng việc cho áp suất không khí lưu thông qua nó vì vậy làm giảm đặc tính âm học của nó.
Đại lượng đo đặc tính âm học của vật liệu cản âm được gọi là hệ số suy giảm âm (Sound Transmission Loss). Bảng dưới cho ta biết trị số này của một số loại vật liệu tiêu biểu ở các trọng lượng & độ dầy khác nhau:
Như các các bác thấy, vật liệu cản âm có hệ số suy giảm âm rất tốt ở tần số thấp và tăng đáng kể ở tần số cao. Ở tần số 125-250Hz, chì với trọng lượng 2 lb/sq ft (cỡ 12 kg/m2 ) làm suy hao âm tới 22-24dB (giảm đi còn chửa tới 1/4 âm lượng - như em đã trình bầy với các bác ở phần 1).
Thêm vào nữa ta cũng nhận thấy rằng độ nặng của vật liệu liên quan nhiều tới hệ số này, nếu độ nặng tăng thì hệ số tăng và ngược lại.
Tăng gấp đôi trọng lượng của vật liệu cái ta nhận được không phải là tốt hơn gấp 2 lần (10dB) mà chỉ có thể giảm thêm được có vài ba dB có nghĩa là chỉ giảm được có tí ti thôi ạ, các bác lưu ý nhá.
Biết được đặc tính này nếu ngay hôm nay có tay chuyên làm cách âm nào quảng cáo vật liệu thế hệ xx gì đó lảng vảng đến đưa cho các bác một miếng nhựa hoặc cao xu rất đẹp nhưng nhẹ tẫng và nói đây là một loại vật liệu cách âm thượng hạng thì các bác có thể bẩu nó rằng : tao nghe nói ở đầu phố người ta vừa treo cổ mấy thằng nói láo đấy, liệu hồn mà té nhanh.
Giá như em mà biết được những điều trên đây ngay từ đầu thì chẳng đến nỗi ôm về một đống hàng từ Hàn Quốc nhìn rất đẹp nhưng chỉ là đồ chơi, nhanh chóng bị bỏ xó mà cứ hễ nhìn thấy cái đống lù lù đó là em lại xót tiền.
Học phí tiếp theo của em là trong lúc làm sàn xe em lại quên mất mấy cái thanh xà chịu lực chạy dọc ở gầm mà không biết rằng đó là môi trường truyền ồn rất tốt (các bác xem lại phàn 1 về đường truyền âm để nhớ lại
) và khe hở cỡ đó thì vật liệu gì cho lại !!!.
Em tưởng mỗi em mới đù đờ như thế, tuy nhiên nếu các bác lật tấm thảm trải sàn của xe các bác ra thì các bác sẽ thấy em chẳng phải là người duy nhất !!!.
Sau này em mới biết thật ra các nhà sản xuất đều biết cả chỉ có điều họ hay quyên khi hạng xe của các bác ở hạng phổ thông mà thôi chứ nếu vào hạng sang đảm bảo là có đấy.
Hai loại vật liệu mà em vừa đề cập tới các bác có tác dụng rất tối với loại ồn thông thường (airborne noise), tuy nhiên với ồn cơ học (structure-borne noise) đặc trưng của xe hơi thì phải dùng loại vật liệu nào , xin các bác đọc tiếp đây ạ.
Vật liệu giảm chấn (Vibration Damping Material):
Loại vật liệu này được sử dụng để giảm mức chấn động (vibration) của một môi trường rung động. Nó rất hữu hiệu trong việc triệt tiêu rung động tại tần số cộng hưởng mà thôi.
Tần số cộng hưởng là mức rung động/ âm thanh đạt cao nhất và các panel hưởng ứng, giống như khi tiếng chuông ngân nga - đó là tần số cộng hưởng của chuông.
Việc áp dụng một cách hiệu quả vật liệu giảm chấn sẽ tạo nên một kết quả khả quan mà các bác có thể cảm nhận được thông qua việc đặt tay hoặc ngón chân vào panel mà vật liệu đang được sử dụng.
Hiệu quả về âm học bị hạn chế bởi thực tế là chỉ tần số cộng hưởng bị triệt tiêu, mặc dù việc gia tăng trọng lượng của các panel khi được phủ lên một lớp giảm chấn cũng có tác dụng tăng hệ số cản âm, các bác nên tham khảo lại phần vật liệu cản âm nếu không nhớ hệ số cản âm là gì.
Hệ số suy hao âm thanh (Acoustic Loss Factor) hay còn được gọi là hệ số giảm chấn (Loss Factor) là thông số đặc trưng của loại vật liệu này, thể hiện khả năng làm suy hao ồn cơ học (Structure-borne Noise) của vật liệu.
Nó cho ta biết bao nhiêu phần trăm năng lượng rung động (Vibrational energy) được chuyển sang nhiệt năng thay vì chuyển hoá thành âm thanh- tiếng ồn. Hệ số này có mức 1 là mức lý tưởng có nghĩa là không có rung động. Thông thường một miếng thép có độ dày 0.8mm, độ dầy giống như vỏ, nóc và cửa các xe hạng phổ thông lắp ráp ở ta, có hệ số giảm chấn là 0.001. Với những loại vật liệu tốt hệ số này có thể đạt đến 0.22.
Vật liệu giảm chấn thông thường làm giảm biên độ dung động của panel mà nó được áp dụng bằng việc sinh ra nhiệt năng. Có hai loại vật liệu giảm chấn chính là vật liệu dẻo-đàn hồi (Visco-elastic damping material) mà vật liệu giảm chấn ma sát (Friction damping material).
Loại vật liệu dẻo-đàn hồi sẽ tạo ra nhiệt năng trong quá trình biến dạng của nó. Khi được tối ưu hoá về độ cứng cũng như hệ số suy hao âm thanh nội tạng, hiệu xuất giảm chấn của vật liệu sẽ được tối ưu khi được áp dụng.
Vì hiệu năng của vật liệu phụ thuộc vào độ cứng nên hệ số giảm chấn sẽ thay đổi tuỳ theo nhiệt độ. Điều này hết sức quan trọng để các bác lựa chọn vật liệu mà đừng bị mê hoặc bởi quảng cáo của nhà sản xuất.
Một việc nữa các bác cần lưu ý là độ dầy của vật này liệu phải tối thiểu bằng 1/2 độ dầy của lớp panel mà nó đang được áp dụng, tại sao thì em chịu ạ, bác FeRam chuyên về vật lý giải thích dùm em nhá.
Át-phan (Asphalt) là một dạng của vật liệu này được sử dụng rất rộng rãi ở trong các xe lắp trong nước ta vì tính sẵn có của vật liệu và nó là loại kinh tế nhất trong dòng vật liệu này.
Dây là vật liệu Whisperdamp Pro 300 (các bác nhà sx thích chữ pờ-rồ lắm) của hãng American Acoustic dạng át-phan có đăc hệ số giảm chấn như sau
Các bác thấy đấy ở nhiệt độ 80OF với tần số 200Hz vật liệu này có độ giảm chấn chỉ là 0.02 cực kỳ kém.
Ngoài ra phải kể đến loại vật liệu gốc nhựa như Polyme Acrylic, cao su Butyl, vật liệu giảm chấn hỗn hợp dạng kim loại-nhựa-kim loại (Metal-Plastic-Metal)
. Đây là những loại rất tốt được xử dụng rộng rãi trên thế giới và các xe cao cấp lắp ráp ở ta, tuy nhiên giá nó hơi cao tiền nào của ấy mà.
Đây là vật liệu giảm chấn Xtreme của Dynamat có gốc là cao su Butyl, Hệ số giảm chấn
Ở nhiệt độ 86OF với tần số 200Hz vật liệu này có độ giảm chấn rất ấn tượng là 0.259 gấp hơn 10 lần so với vật liệu gốc at-phan.
Em xin nói chút về cao su Butyl, (tên khoa học là Polyisobutylene) là vật liệu tổng hợp gốc từ hóa dầu chứ không phải là cao su nhân tạo.
Nó có cấu trúc tương tự như polyetyhylene ngoại trừ nguyên tử carbon thứ 2 có các liên kết với hai nhóm methyl (CH3), nó có cấu trúc như sau:
Các bác xem sơ đồ trên mà chả hiểu gì thì
. giống hệt như em, chỉ đem vào trông cho nó oách, bác học một chút
he he, các bác nghiên cứu về hóa lên tiếng giúp em nhá.
Vật liệu này có tính lý hóa cực hay như kín khí không cho khí đi qua (tính chất cực hay), chốn ozone hóa, chống thời thiết, rất dẻo, chịu nhiệt tốt
. nên được xử dụng rộng dãi trong các ứng dụng làm kín như lớp trong cùng của lốp không xăm, bóng, làm kín ống, zoăng làm kín, kẹo cao su
. và là vật liệu tốt nhất dùng cho ứng dụng giảm chấn.
Với vật liệu ma sát khi được áp dụng tại một bề mặt có rung động, chuyển động giữa vật liệu và bề mặt đó sẽ tạo ra ma sát mà vì vậy làm giảm năng lượng rung động của bề mặt. Khi vật liệu càng nặng thì độ cọ sát càng lớn và vì vậy cũng làm tăng khả năng giảm chấn của vật liệu. Sợi thuỷ tinh, xốp Polyurethane, nỉ, sợi cốt-tông là những dạng vật liệu của loại này.
Với sàn xe của em, khi được phủ kín loại vật liệu dẻo-đàn hồi gốc butyl thì tiếng bùm khi đi vào đường xấu ngắn và chắc hơn hẳn, tuy nhiên tác dụng của nó chỉ hạn chế ở thế mà thôi. Nhưng khi em thử dùng nó vào cửa và nóc thì có sự khác biệt hẳn. Xe em chạy ở tốc độ cao (100 Km/giờ) độ ù do gió gây nên thì giảm hẳn, tuy nhiên còn lâu mới sánh được với các xe hạng sang mà số tiền hơn nó nhiều lần.
Một điều thành công nữa mà em hay khoe với các bác bè bằng cách gõ thùm thụp vào nóc và cửa của xe em, tiếng nghe chắc nình nịch như là xe mẹc-xà-đì ấy. Khi vào trời mưa, các bác sẽ thấy tác dụng rất rõ rệt của lớp vật liệu này trên nóc. Tiếng giọt mưa lộp bộp trên nóc, nghe rất khó chịu như là ngày xưa cha anh ta hoạt động cách mạng bị địch tra tấn nhốt trong thùng phi và bị gõ ở ngoài, sẽ giảm thiểu đi rất nhiều.
Đọc tới đây có lẽ cái anh chàng mà gạ em làm cách âm xe bằng cách đưa xe em vào ga-ra mà anh ta đang làm việc, lót thêm một vài lớp Sound Deadening vào gầm, sẽ phải giật mình thon thót đấy. Chớ các bác nào đừng có gà như em mà suýt mất toi 500 đô đấy.
Khi lật tấm thảm dưới chân lên các bác sẽ thấy vật liệu này được dùng ở xe các bác như thế nào. Và đừng có sửng sốt khi thấy sự tiết kiệm đôi khi hơi thái quá của các nhà sản xuất xe. Tọc mạch hơn, gỡ tấm ốp ở cửa và nóc xe, các bác cũng đừng bực mình khi chẳng thấy có loại vật liệu chống ồn nào, hoặc có cũng rất hạn chế ở mức tối thiểu. Cơ chế thị trường mà, ai bảo các bác và em cứ ra sức mà mặc cả khi mua, lại còn hay thích hạng xe phổ thông vì giá rẻ !!!.
Trong phần này em đã giới thiệu với các các bác các loại vật liệu chống ồn, nguyên tắc hoạt động, thông số kỹ thuật chính, ưu và nhược điểm của từng loại. Nếu các bác mà muốn đi sâu thêm về lĩnh vực này thì nên đọc lại và có gì chưa rõ có thể liên hệ với em.
Còn nếu các bác nào a-ma-tơ như em thì có thể bỏ qua chỉ cần các bác nhớ là có 3 loại vật liệu chính là
gì gì đó.
Vật liệu tốt là điều cần thiết đầu tiên, tuy nhiên việc áp dụng nó trong xe hơi thì chẳng dễ tí nào. Không tin các bác xem tiếp phần sau (tuần sau nhá)
. Lại câu vo-te rồi.
