汽車綜合耐久試驗(yàn)和強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)腐蝕相關(guān)性研究

王文濤，崔永瑞，邊帥，吳澤勛，王廬

（重慶睿藍(lán)汽車研究院有限公司，重慶 400700）

引言

當(dāng)前在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)驗(yàn)證過程中，整車綜合耐久試驗(yàn)可以有效地驗(yàn)證整車和零部件開發(fā)過程中的問題，提升整車開發(fā)質(zhì)量，是整車耐久可靠性驗(yàn)證不可缺少的驗(yàn)證手段[1]，但有時試驗(yàn)過程中會出現(xiàn)不同程度的零部件腐蝕問題，因零部件要求、客戶感知、環(huán)境條件等因素，腐蝕問題能否滿足要求，對整車的影響無評判依據(jù)，更無法同實(shí)際用戶場景建立對應(yīng)關(guān)系，很難評判腐蝕問題的整改優(yōu)化方向。

整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)在汽車行業(yè)已實(shí)施多年，試驗(yàn)方法成熟，結(jié)果分析準(zhǔn)確，且與中國市場實(shí)際用戶車輛腐蝕狀態(tài)建立了一定的對應(yīng)關(guān)系[2]，每10 個循環(huán)相當(dāng)于1 個使用年；本文期望通過研究汽車綜合耐久試驗(yàn)與強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)工況環(huán)境下的腐蝕相關(guān)性，找到整車綜合耐久試驗(yàn)和整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)工況環(huán)境下的腐蝕當(dāng)量關(guān)系，進(jìn)而評估綜合耐久試驗(yàn)車輛和實(shí)際用戶車輛的腐蝕相關(guān)性，用來指導(dǎo)汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證開發(fā)。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)策劃

基于同一車型同時開展整車綜合耐久試驗(yàn)和整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)，在整車綜合耐久試驗(yàn)和整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)樣車上采用標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片搭載，通過兩項(xiàng)試驗(yàn)搭載的各標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板的腐蝕數(shù)據(jù)對比分析，建立對應(yīng)當(dāng)量關(guān)系。

1.2 試驗(yàn)方案

1）試驗(yàn)樣車資源：整車綜合耐久試驗(yàn)車和整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)車各1 輛；

2）標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板資源：8 號鋼，規(guī)格50 mm×25 mm×3.18 mm，中心鉆有φ6 mm 安裝孔，按照QC/T 732-2005[3]中附錄A 進(jìn)行清洗、干燥和稱重，并進(jìn)行標(biāo)記；

3）搭載典型區(qū)域位置：根據(jù)整車腐蝕環(huán)境，選取具有代表性的典型區(qū)域進(jìn)行掛板驗(yàn)證（圖1~4），機(jī)艙區(qū)域，選擇機(jī)艙縱梁上方區(qū)域，模擬機(jī)艙管路、支架和卡扣等零件的腐蝕環(huán)境；底盤區(qū)域，選擇前擺臂區(qū)域，模擬整車底盤地板區(qū)域零件的腐蝕環(huán)境；門檻區(qū)域，選擇B 柱下門檻區(qū)域，模擬整車下部外飾件的腐蝕環(huán)境；頂蓋區(qū)域，選擇B 柱上門環(huán)區(qū)域，模擬整車其他位置外飾件的腐蝕環(huán)境。

圖1 機(jī)艙區(qū)域搭載鋼板掛片位置

圖2 門檻區(qū)域搭載鋼板掛片位置

圖3 頂蓋區(qū)域搭載鋼板掛片位置

圖4 整車底盤搭載鋼板掛片位置

4）試驗(yàn)開展：整車綜合耐久試驗(yàn)結(jié)束后將搭載的各標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片取下，進(jìn)行腐蝕深度計(jì)算，整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10 循環(huán)、20 循環(huán)、30 循環(huán)取下搭載的各標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片，進(jìn)行腐蝕深度計(jì)算，計(jì)算完成后，開展結(jié)果分析。

1.3 試驗(yàn)方法

1） 本次試驗(yàn)驗(yàn)證在鹽城試驗(yàn)場進(jìn)行，試驗(yàn)道路如圖5 所示。

圖5 鹽城試驗(yàn)場試驗(yàn)道路圖示

2）整車綜合耐久試驗(yàn)方法，以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，包括階段一結(jié)構(gòu)耐久試驗(yàn)和階段二動力總成耐久試驗(yàn)兩個階段；階段一主要為強(qiáng)化耐久路況行駛，共開展400 循環(huán)試驗(yàn)； 階段二主要為高速路況行駛，考慮到階段二工況簡單、時間短、環(huán)境影響小，對整車腐蝕影響小且搭載標(biāo)準(zhǔn)鋼板掛片如發(fā)生脫落存在行車風(fēng)險(xiǎn)，本次試驗(yàn)未搭載階段二試驗(yàn)工況。

3）整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法，以QC/T 732-2005[3]為基準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)車定義和試驗(yàn)場路況進(jìn)行調(diào)整，共進(jìn)行100 循環(huán)[4]，搭載標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片驗(yàn)證30 循環(huán)。

1.4 計(jì)算方法

標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片腐蝕深度計(jì)算，依據(jù)QC/T 732-2005[3]標(biāo)準(zhǔn)中腐蝕深度計(jì)算公式，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)束后腐蝕損失和試樣原始厚度，計(jì)算試樣腐蝕深度：

式中：

h0—試驗(yàn)原始厚度，單位為μm；

h1—試驗(yàn)腐蝕深度，單位為μm；

W0—試驗(yàn)原始質(zhì)量，單位為g；

W1—試驗(yàn)腐蝕后的質(zhì)量，單位為g。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 結(jié)果測試

整車綜合耐久試驗(yàn)前，分別在機(jī)艙區(qū)域、底盤區(qū)域、門檻區(qū)域、頂蓋區(qū)域具有腐蝕環(huán)境代表性的典型區(qū)域分別搭載1 塊標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片，試驗(yàn)結(jié)束后，取下標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片，按照腐蝕深度計(jì)算公式，分別核算各標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片的腐蝕深度。測試結(jié)果如圖6 所示。

圖6 整車綜合耐久試驗(yàn)工況典型區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片腐蝕深度測試結(jié)果

整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)前，分別在機(jī)艙區(qū)域、底盤區(qū)域、門檻區(qū)域、頂蓋區(qū)域具有腐蝕環(huán)境代表性的典型區(qū)域分別搭載3 塊標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片，10 循環(huán)、20 循環(huán)、30 循環(huán)試驗(yàn)結(jié)束后，按照腐蝕深度計(jì)算公式，分別核算各標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片的腐蝕深度。測試結(jié)果如圖7所示。

圖7 整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)工況典型區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板掛片腐蝕深度測試結(jié)果

2.2 結(jié)果分析

針對圖6、7 兩種試驗(yàn)工況下各典型區(qū)域腐蝕深度測試結(jié)果，對比分析如圖8 所示。

圖8 綜合耐久試驗(yàn)和強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)搭載標(biāo)準(zhǔn)鋼板掛片腐蝕深度結(jié)果對比分析

1）依據(jù)圖6 綜合耐久試驗(yàn)和強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)搭載標(biāo)準(zhǔn)鋼板掛片腐蝕深度結(jié)果對比分析，整車綜合耐久試驗(yàn)工況下各典型區(qū)域的腐蝕深度與整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10循環(huán)工況條件下各典型區(qū)域的腐蝕深度比較接近。整車綜合耐久試驗(yàn)工況下機(jī)艙區(qū)域、底盤區(qū)域、頂蓋區(qū)域的腐蝕程度稍弱于整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10 循環(huán)工況條件下對應(yīng)區(qū)域的腐蝕程度。整車綜合耐久試驗(yàn)工況下門檻區(qū)域的腐蝕程度稍強(qiáng)于整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10 循環(huán)工況條件下對應(yīng)區(qū)域的腐蝕程度。

2）依據(jù)圖7 各典型區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼板腐蝕深度表現(xiàn)，總體上來看（圖8），整車綜合耐久試驗(yàn)工況和整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10 循環(huán)工況條件下機(jī)艙區(qū)域、底盤區(qū)域、門檻區(qū)域、頂蓋區(qū)域腐蝕狀態(tài)趨勢一致，腐蝕深度按照由高到低的順序?yàn)殚T檻區(qū)域＞底盤區(qū)域＞機(jī)艙區(qū)域＞頂蓋區(qū)域。主要原因是和各區(qū)域的腐蝕環(huán)境不同有關(guān)，門檻區(qū)域和底盤區(qū)域位于整車腐蝕環(huán)境中嚴(yán)重腐蝕區(qū)域，直接受雨水沖擊、石擊、泥污、道路鹽侵害，腐蝕最為嚴(yán)酷，尤其是門檻區(qū)域，石擊更為嚴(yán)酷，比底盤區(qū)域腐蝕深度更嚴(yán)重。機(jī)艙區(qū)域位于整車腐蝕環(huán)境中高等腐蝕區(qū)域，受到非直接濺射液體、泥污、道路鹽侵害，加上機(jī)艙蓋和底護(hù)板對機(jī)艙零部件具有一定的防護(hù)效果，腐蝕程度較底盤區(qū)域弱。頂蓋區(qū)域因位于整車頂部，雖受雨水的直接侵害，但因頂蓋區(qū)域位置較高，未受到石擊、泥污的侵害，腐蝕程度反而在四個典型區(qū)域中表現(xiàn)最弱，腐蝕深度最小。

3）考慮到本次整車綜合耐久試驗(yàn)僅搭載階段一結(jié)構(gòu)耐久，未搭載階段二動力總成耐久工況，因此實(shí)際整車綜合耐久試驗(yàn)各典型區(qū)域的腐蝕深度會高于本次搭載。因此，綜合評估，實(shí)際的整車綜合耐久試驗(yàn)后底盤區(qū)域、機(jī)艙區(qū)域、頂蓋區(qū)域的零部件腐蝕程度與整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)工況10 循環(huán)對應(yīng)區(qū)域的腐蝕程度基本一致，門檻區(qū)域零部件的腐蝕程度較整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的10 循環(huán)的腐蝕程度更高些。

4 試驗(yàn)結(jié)論

結(jié)合以上綜合耐久試驗(yàn)和強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)腐蝕相關(guān)性分析結(jié)果，依據(jù)整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10 循環(huán)腐蝕程度相當(dāng)于實(shí)際用戶車輛使用1 年的腐蝕當(dāng)量，整體評估結(jié)論：整車綜合耐久試驗(yàn)工況下機(jī)艙區(qū)域、底盤區(qū)域、頂蓋區(qū)域相當(dāng)于整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10 循環(huán)腐蝕當(dāng)量，相當(dāng)于實(shí)際用戶車輛使用1 年的腐蝕程度；門檻區(qū)域比整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)10 循環(huán)腐蝕程度稍高，相當(dāng)于實(shí)際用戶車輛使用1.2 ～1.3 年的腐蝕程度。