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[防腐蚀标准与检测] 干热环境下的汽车耐候性试验结果分析

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发表于 2016-9-5 08:48:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
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干热环境下的汽车耐候性试验结果分析
张晓东 王俊 揭敢新 江鲁
(中国电器科学研究院有限公司;工业产品环境适应性国家重点实验室)
摘要:对某型汽车在吐鲁番干热自然暴露试验场开展耐候性试验后的外观及功能检查结果进行了分析探讨。结果表明,吐鲁番地区强光照、高温、温差变化及风沙等环境特点对汽车耐候性具有独特的影响,试验结果对汽车企业改进产品设计具有借鉴意义。
关键词:耐候性整车自然暴露试验干热环境老化
中图分类号:U465.4      文献标识码:A
1、汽车耐候性试验的意义
       汽车耐候性是汽车耐受气候环境破坏的能力。在户外太阳辐射、温度和水等的反复作用下,耐候性差的汽车高分子零部件会较早出现变形、变色、发黏、粉化、开裂以及金属或涂镀件腐蚀等耐候性失效现象,影响汽车的外观、使用以及车内长期空气质量等,严重的还会造成安全隐患。
       为了对汽车耐候性进行评价,整车制造企业一般将汽车置于典型自然环境下静态暴晒1年,根据其性能变化情况和相关标准规定(主要是企业内部标准)判定汽车耐候性等级并制定整改措施。应用最为普遍的是湿热及干热两种典型气候环境,一方面是因为这两种气候(含亚湿热)环境区域可以覆盖全球80%,左右的人口地区,是汽车的主要使用地区;另一方面是因为这两种气候相对于其它类型气候对汽车耐候性的影响更为显著。同时,湿热环境和干热环境对汽车耐候性的考核各有侧重:湿热环境由于空气湿度高,主要考核涂层耐老化性能和金属件/涂镀件耐腐蚀性能;干热环境一般曰照时间长、空气温度高,车厢积温更严重,主要考核内饰件的耐老化性能。
       我国汽车湿热环境耐候性试验开展较早,相关文献研究相对比较深人,但系统开展汽车干热环境耐候性研究的文献还较少。本文对某型汽车整车在干热试验场自然暴露一段时间后的外观及使用功能变化数据进行整理、分析,总结整车在干热环境下的性能变化特点,以帮助汽车企业深人了解不同环境对汽车耐候性的影响,进而开发更具针对性的产品。
2、试验
       根据QC/T728-2005《汽车整车大气暴露试验方法》的要求,将汽车整车置于工业产品环境适应性国家重点实验室吐鲁番干热自然暴露试验场内进行静置暴露试验并按约定周期对汽车的外观、涂层附着力、发动机启动性能等进行综合检查并记录外观、使用功能变化首次出现的时间和详细现象说明。
3、结果与讨论
3.1非金属件发白
       非金属件件颜色变浅、发白是汽车耐候性试验中常见的外观变化形式之一。吐鲁番干热地区的试验整车除直接被阳光照射的部件(如保险杠、门/窗密封条、后视镜框和门内饰板等)容易变色外,发动机舱内基本不受阳光影响的塑料件也出现了发白现象(图1),其原因主要是整车在干热自然暴露试验过程中,发动机舱内长期处于较高温度状况引发高分子材料热老化。这警示汽车企业需要特别注意发动机舱内线束等的耐热老化处理,避免线束老化引起电路短路。

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图1 发动机舱内的滤清器发白
3.2非金属件开裂
       非金属的开裂主要是由于其在生产制造过程中或装配过程中存在较大的内应力、试验过程中经历高/低温循环变化引起的。干热地区试验车比其它气候地区试验车更容易出现非金属件开裂现象,一些在湿热地区试验没有出现开裂现象的外饰件(图2a)及内饰件(图2b)在干热地区却出现了明显的开裂现象,影响汽车外观。这应该与吐鲁番地区白天温度高、昼夜温差大、不同材质材料变形速率不一致密切相关。因此,汽车企业要重视零部件内应力的消除。

3.3车身外部划痕及沙尘进入
       干热环境地区一般风沙都比较严重,沙尘除了对试验车的外部形成机械破坏(如划痕)外,还会进人车身缝隙,影响汽车外观和使用。如图3所示,大量沙尘进人门外把手,不容易清理,影响外观,长期大量积尘还会引起把手拉出卡滞。因此,针对干热地区(或风沙多发地区)的环境特点,进行合理的丁艺设计和车身外部零部件表面耐磨处理都是有必要的。

3.2非金属件开裂
       非金属的开裂主要是由于其在生产制造过程中或装配过程中存在较大的内应力、试验过程中经历高/低温循环变化引起的。干热地区试验车比其它气候地区试验车更容易出现非金属件开裂现象,一些在湿热地区试验没有出现开裂现象的外饰件(图2a)及内饰件(图2b)在干热地区却出现了明显的开裂现象,影响汽车外观。这应该与吐鲁番地区白天温度高、昼夜温差大、不同材质材料变形速率不一致密切相关。因此,汽车企业要重视零部件内应力的消除。

3.3车身外部划痕及沙尘进入
       干热环境地区一般风沙都比较严重,沙尘除了对试验车的外部形成机械破坏(如划痕)外,还会进人车身缝隙,影响汽车外观和使用。如图3所示,大量沙尘进人门外把手,不容易清理,影响外观,长期大量积尘还会引起把手拉出卡滞。因此,针对干热地区(或风沙多发地区)的环境特点,进行合理的丁艺设计和车身外部零部件表面耐磨处理都是有必要的。
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3.4密封胶条脱胶
       吐鲁番地区的试验车多处出现密封胶条脱胶现象,图4所示是其中最为典型的示例之一。在吐鲁番高温环境下,密封胶容易老化、粘结力下降,导致部件之间粘结不牢。前文提到的沙尘可能会进人这些胶脱的地方,又会加剧脱胶的进一步发展。
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3.5车外饰件发亮
       某些哑光或半哑光的车外饰件在吐鲁番干热试验场曝晒一段时间后表面发亮,导致车身外观整体失去协调性和美观性,这是汽车在干热地区开展耐候性试验后又一独特的外观变化现象。这可能是由于高温及风沙的机械摩擦作用导致车外饰件原有表面结构形态受到破坏引起的。说明任何工艺的采用都要与实际应用环境相适应,否则会产生适得其反的效果。

4、结论
       根据以上某型汽车在吐鲁番干热自然暴露试验场开展耐候性试验后外观及功能变化结果的分析、讨论,可以得出以下结论。
           a.干热地区具有强光照、高温及温差大等特点,可以帮助汽车企业更有效地发现汽车非金属材料存在的耐候性缺陷;
       b.干热地区的风沙会对汽车耐候性造成一些独特的影响,是汽车设计中不可忽略的环境因素之一。



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