汽車部品件環(huán)境類試驗驗證的方法

費敬媛

（中國第一汽車股份有限公司天津技術(shù)開發(fā)分公司）

汽車部品件質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定汽車整車的質(zhì)量，故在新產(chǎn)品研發(fā)階段或者在汽車生產(chǎn)過程中，如果材料和工藝發(fā)生變化就要進行部品件型式試驗，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。汽車整車可靠性試驗也能考核零部件的質(zhì)量，但對于多數(shù)部品件考核不一定充分，況且耗資大、周期長，這樣必須對一些部品件單獨做臺架試驗。汽車部品件的環(huán)境類試驗從汽車的研發(fā)階段開始，延續(xù)到產(chǎn)品定型、投產(chǎn)和量產(chǎn)后質(zhì)量提升改進，是一項重要的基礎(chǔ)性工作。文章闡述了汽車部品件環(huán)境類試驗所需的檢測項目以及設(shè)備的選擇應(yīng)用。

1 汽車部品件環(huán)境類試驗介紹

汽車部品件環(huán)境類試驗主要是對產(chǎn)品選用的材料、總成及零部件的環(huán)境適應(yīng)性進行試驗評價，要求汽車部品件在一定的環(huán)境因素和強度下不受損壞或能正常工作，各項功能參數(shù)符合設(shè)計要求。試驗室部品件試驗的要求是根據(jù)試驗條件正確地確定載荷，進行夾具設(shè)計、臺架安裝、試驗及數(shù)據(jù)處理。

在定型階段，應(yīng)進行環(huán)境鑒定試驗和必要的使用環(huán)境試驗，驗證所設(shè)計產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性是否滿足規(guī)定的要求，為定型鑒定提供決策依據(jù)；在生產(chǎn)階段，應(yīng)進行環(huán)境驗收試驗和環(huán)境例行試驗，驗證產(chǎn)品生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，為批量生產(chǎn)產(chǎn)品驗收提供決策依據(jù)；在使用階段，應(yīng)開展必要的使用環(huán)境試驗和自然環(huán)境試驗，為評價產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性提供信息[1]。

如果按照汽車構(gòu)件來分類，大致可分為汽車電器件試驗、底盤件試驗、車身及附件試驗。若按照試驗種類來分類，可分為耐高低溫、濕度試驗、耐腐蝕試驗、耐振動試驗及耐久試驗等。

通過試驗可以從研發(fā)階段發(fā)現(xiàn)汽車設(shè)計中存在的缺陷，及時采取糾正和防護措施，從而提升汽車的環(huán)境適應(yīng)能力。

2 氣候環(huán)境對產(chǎn)品性能質(zhì)量的影響

氣候環(huán)境對汽車部品和整車性能質(zhì)量的影響表現(xiàn)為：

1）高溫環(huán)境。高溫環(huán)境會產(chǎn)生熱效應(yīng)，使汽車部品件發(fā)生軟化、膨脹蒸發(fā)、氣化、龜裂、溶融及老化等現(xiàn)象，而對應(yīng)的汽車將會出現(xiàn)機械故障、潤滑密封失效、電路系統(tǒng)絕緣不良、機械的應(yīng)力增加及強度減弱等故障。

2）低溫環(huán)境。低溫環(huán)境會使汽車部件發(fā)生物理收縮、油液凝固、機械強度降低、材料脆化、失去彈性及結(jié)冰等現(xiàn)象，而對應(yīng)的汽車將會出現(xiàn)龜裂機械故障、磨損增大、密封失效及電路系統(tǒng)絕緣不良等故障。

3）濕熱條件。環(huán)境濕度大會使金屬表面產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致材料變質(zhì)、電強度和絕緣電阻降低及電氣性能下降。

4）低氣壓條件。低氣壓效應(yīng)會使發(fā)動機和排放性能下降，造成啟動困難、工作不穩(wěn)、密封失效及電氣性能下降。

5）輻射條件。太陽輻射會產(chǎn)生加熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)，造成材料老化、脆化、膨脹、軟化發(fā)粘及密封失效。

6）沙塵環(huán)境。沙塵環(huán)境易造成零件磨損和賭塞，使過濾器失效、電氣密封性能下降。

7）鹽霧環(huán)境。鹽霧環(huán)境會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成機械強度下降、材料腐蝕及電氣性能變化。

8）雨水環(huán)境。雨水環(huán)境會產(chǎn)生降落滲透效應(yīng)，容易使發(fā)動機熄火、電氣設(shè)備失靈，加速金屬表面腐蝕。

3 環(huán)境類試驗方法及設(shè)備選用

隨著科技的發(fā)展，試驗設(shè)備已發(fā)展到智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化及微型化階段，且具備高精度和高效率的特點，并將沿著這一趨勢繼續(xù)發(fā)展。文章針對各種環(huán)境條件，結(jié)合在用檢測設(shè)備，簡述部品件常規(guī)環(huán)境試驗方法及設(shè)備的選用。

3.1 耐光及老化試驗

試驗室耐光、耐老化試驗是一種快速、有效的模擬環(huán)境試驗，可以部分取代漫長的自然環(huán)境暴露試驗，比自然環(huán)境試驗更快速評估材料和部品的耐老化性能。采用模擬太陽光的人工光源試驗設(shè)備對被試驗部品進行加速老化，例如：選用氙燈老化試驗箱，箱內(nèi)環(huán)境模擬太陽光照，對汽車內(nèi)外飾材料進行耐光耐候性試驗，可實現(xiàn)輻照度控制和閉環(huán)自動點控制，可測試材料的光穩(wěn)定性、色牢度及耐光性，同時對在線全光譜和雨水造成的損害進行對比和按產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)考核。紫外老化采用熒光紫外燈作為光源，通過模擬紫外、雨淋、高溫、高濕、凝露及黑暗等環(huán)境條件，對汽車內(nèi)外飾材料進行加速耐候性試驗。使用臭氧老化試驗箱研究臭氧對橡膠的作用規(guī)律，通過模擬和強化大氣中的臭氧條件，能快速鑒定和評價出橡膠抗臭氧老化的性能。

3.2 冷熱沖擊和溫濕試驗

高低溫交變濕熱試驗箱適用于汽車非金屬材料、內(nèi)外飾件及電子電氣產(chǎn)品的性能與可靠性試驗，對溫度有較大的控制范圍，在設(shè)備應(yīng)用上，選擇滿足“電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程”的溫濕度可控制量程，即可進行電子產(chǎn)品或材料的高溫、低溫和濕熱交變等環(huán)境試驗，通?？梢詽M足GB/T 2423.1，GB/T 2423.2，GB/T 2423.3，GB/T 2423.4等試驗方法的要求。

對于各種塑料、橡膠等非金屬材料、車身附件和電工電子產(chǎn)品的高溫、熱老化試驗，選用高溫恒溫試驗箱，它屬于氣候模擬箱。通過試驗?zāi)軌蛄私馄嚵悴考哪透邷匦阅?，如汽車上橡塑件的熱老化性能，車身附件及電子產(chǎn)品的耐熱性能，測試汽車內(nèi)外飾材料及電氣件在高溫和恒溫試驗的溫度環(huán)境變化后的參數(shù)及性能，是汽車部品件質(zhì)量控制的重要一環(huán)。

3.3 密封性能試驗

對于燈具和線束等的外殼防水性能試驗，選用箱式淋雨試驗箱模擬雨淋環(huán)境，測試汽車燈具、雨刷防水條及低壓電器外殼的防水性能。

3.4 阻燃試驗

對汽車座椅面料、內(nèi)飾塑料件的水平燃燒試驗，選用內(nèi)外飾燃燒試驗機，通過試樣測試出在規(guī)定火源直接燃燒下材料的阻燃性能。試驗評價標(biāo)準(zhǔn)采用GB 8410—2006汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性[2]等。

3.5 沙塵試驗

沙塵試驗用于檢測部品的耐塵性能，通過模擬自然風(fēng)沙氣候，測試其對汽車電氣件的破壞性?？梢詤⒖枷潴w尺寸、溫度可控范圍、濕度要求、粉塵濃度及壓差等參數(shù)，選用合適的沙塵試驗箱。

3.6 鹽霧（循環(huán)）腐蝕試驗

檢測汽車用金屬、非金屬材料的耐腐蝕性能，可以分為中性鹽霧試驗、銅加速乙酸鹽霧試驗及循環(huán)腐蝕試驗。中性鹽霧試驗作為對鋼鐵保護層防腐蝕性能進行評價的加速腐蝕試驗方法，現(xiàn)階段已普遍用作評價汽車零部件耐腐蝕性能的試驗方法。由于無法模擬大氣自然環(huán)境中的干態(tài)條件以及干濕交替轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，無法真正模擬戶外自然狀態(tài)下的腐蝕情況，實際汽車零部件在使用過程中的失效狀態(tài)往往與中性鹽霧試驗的結(jié)果存在一定的差異。銅加速乙酸鹽霧試驗是用作評價“銅+鎳+鉻”等裝飾性電鍍層的加速腐蝕試驗方法。而循環(huán)腐蝕試驗更接近戶外自然狀態(tài)下的腐蝕情況，評估更為準(zhǔn)確，它的主要影響因素有腐蝕介質(zhì)、噴霧、濕熱周期和干燥周期，通過不同組合和循環(huán)，模擬汽車零部件在大氣環(huán)境中的不同腐蝕過程。試驗前對帶涂層的汽車零部件需進行劃線和石擊處理。

選用鹽霧（循環(huán)）腐蝕試驗箱的優(yōu)勢是可以利用重復(fù)的循環(huán)周期將樣件暴露在一系列不同鹽霧腐蝕條件下，檢測汽車用金屬材料的耐腐蝕性能。目前許多世界先進的汽車制造公司都將循環(huán)腐蝕試驗方法作為評價汽車零部件耐腐蝕性能的認(rèn)可方法。

3.7 脆性試驗和材料變色等級試驗

選用橡膠低溫脆性試驗機，檢測橡膠、非硬質(zhì)塑料及其他彈性材料在低溫條件下的使用性能，可測定出硫化橡膠在規(guī)定條件下試樣受沖擊后出現(xiàn)破壞時的最高溫度。在評定材料變色等級時選用標(biāo)準(zhǔn)燈箱進行測定。

3.8 電壓降測試試驗

選擇電壓降測試儀檢測例如插頭和連接插頭引出線等接線口的電壓降，可以判斷出接線口的優(yōu)劣和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下的彎曲試驗下斷線情況。例如選用LX-8830B型電壓降數(shù)字測試儀，可測量不可重接的插頭、插銷與連接接頭引出線等類似接線口的電壓降。

3.9 氣體腐蝕試驗

汽車部品件的氣體腐蝕試驗分為兩大類，一類是高濃度SO2試驗，測試對象一般為各類鋼合金、無機覆蓋層和油漆涂層等耐強腐蝕產(chǎn)品；另一類是低濃度單種、多種氣體腐蝕試驗，測試標(biāo)準(zhǔn)為IEC 60068-2-42：2003，IEC 60068-2-43：2003，IEC 60068-2-60：1995，EIA-364-65A-1997，主要是檢測大氣中存在的SO2，H2S，NO2，Cl2等有毒的腐蝕性氣體對部件的腐蝕，測試對象一般是各類汽車電子產(chǎn)品、USB插頭和各種連接器等。

3.10 其他試驗

部品件的環(huán)境類試驗還涉及碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及工程塑料等材料的洛氏硬度試驗；碳鋼、合金鋼、鑄鐵及有色金屬等材料的布氏硬度試驗；塑料、軟橡膠及合成橡膠等非金屬材料和零部件產(chǎn)品的硬度測量；汽車制動管、轉(zhuǎn)向管及燃油管等汽車用零部件的液壓脈沖試驗；電壓干擾、靜電、群脈沖和電壓跌落等試驗以及絕緣性能試驗。

4 結(jié)論

我國是汽車使用環(huán)境最嚴(yán)酷的國家之一，“三高”環(huán)境條件對汽車的環(huán)境適應(yīng)性提出更高的要求。我國在汽車試驗技術(shù)和環(huán)境適應(yīng)性研究方面取得了長足的進步和發(fā)展，但起步較晚，與國外相比仍有較大差距。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)的不斷完善和進步，未來試驗的發(fā)展趨勢可以概括為：環(huán)境試驗方式多樣化，實際使用環(huán)境試驗與實驗室模擬環(huán)境試驗相結(jié)合，著眼于全球，試驗環(huán)境條件復(fù)雜多樣，覆蓋范圍更廣，虛擬環(huán)境仿真試驗將是試驗的重點發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

隨著環(huán)境對汽車影響的廣泛深入，以及汽車的結(jié)構(gòu)和技術(shù)日趨復(fù)雜，部品件環(huán)境類試驗只是整車環(huán)境適應(yīng)性考核的一部分，而且汽車的環(huán)境適應(yīng)性試驗工作的量和難度越來越大。汽車的環(huán)境適應(yīng)性試驗不僅組織實施困難，而且需要高額的經(jīng)費支持，很多試驗項目難以在實驗室進行，環(huán)境試驗仿真技術(shù)作為一種經(jīng)濟和有效的手段，已經(jīng)成為汽車環(huán)境適應(yīng)性試驗中一個重要的發(fā)展方向。