汽車在使用中會長期受到嚴酷的外在環境和氣候的影響,導致性能衰減以致失效,影響汽車的使用壽命。汽車部件質量的優劣直接決定汽車整車的質量,故在新產品研發階段或者在汽車生產過程中,如果材料和工藝發生變化就要進行部件品質試驗,以確保產品質量。汽車整車可靠性試驗也能考核零部件的質量,但對于多數部件考核不一定充分,況且耗資大、周期長,這樣必須對一些部件單獨做臺架試驗。汽車部件的環境類試驗從汽車的研發階段開始,延續到產品定型、投產和量產后質量提升改進,是一項重要的基礎性工作。
汽車部件環境類試驗主要是對產品選用的材料、總成及零部件的環境適應性進行試驗評價,要求汽車部件在一定的環境因素和強度下不受損壞或能正常工作,各項功能參數符合設計要求。試驗室部件試驗的要求是根據試驗條件正確地確定載荷,進行夾具設計、臺架安裝、試驗及數據處理。
高溫環境會產生熱效應,使汽車部件發生軟化、膨脹蒸發、氣化、龜裂、溶融及老化等現象,而對應的汽車將會出現機械故障、潤滑密封失效、電路系統絕緣不良、機械的應力增加及強度減弱等故障。
低溫環境會使汽車部件發生物理收縮、油液凝固、機械強度降低、材料脆化、失去彈性及結冰等現象,而對應的汽車將會出現龜裂機械故障、磨損增大、密封失效及電路系統絕緣不良等故障。
環境濕度大會使金屬表面材料變質、電強度和絕緣電阻降低及電氣性能下降。
低氣壓效應會使發動機和排放性能下降,造成啟動困難、工作不穩、密封失效及電氣性能下降。
太陽輻射會產生加熱效應和光化學效應,造成材料老化、脆化、膨脹、軟化發粘及密封失效。
沙塵環境易造成零件磨損和堵塞,使過濾器失效、電氣密封性能下降。
鹽霧環境會產生化學反應,造成機械強度下降、材料腐蝕及電氣性能變化。
雨水環境會產生降落滲透效應,容易使發動機熄火、電氣設備失靈,加速金屬表面腐蝕。
隨著科技的發展,試驗設備已發展到智能化、虛擬化、網絡化及微型化階段,且具備高精度和高效率的特點,并將沿著這一趨勢繼續發展。將針對各種環境條件,結合在用檢測設備,簡述部件常規環境試驗方法及設備的選用。
試驗室耐光、耐老化試驗是一種快速、有效的模擬環境試驗,可以部分取代漫長的自然環境暴露試驗,比自然環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,箱內環境模擬太陽光照,對汽車內外飾材料進行耐光耐候性試驗,可實現輻照度控制和閉環自動點控制,可測試材料的光穩定性、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品設計標準考核。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、凝露及黑暗等環境條件,對汽車內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。
高低溫交變濕熱試驗箱適用于汽車非金屬材料、內外飾件及電子電氣產品的性能與可靠性試驗,對溫度有較大的控制范圍,在設備應用上,選擇滿足“電工電子產品基本環境試驗規程”的溫濕度可控制量程,即可進行電子產品或材料的高溫、低溫和濕熱交變等環境試驗。
對于各種塑料、橡膠等非金屬材料、車身附件和電工電子產品的高溫、熱老化試驗,選用高溫恒溫試驗箱,它屬于氣候模擬箱。通過試驗能夠了解汽車零部件的耐高溫性能,如汽車上橡塑件的熱老化性能,車身附件及電子產品的耐熱性能,測試汽車內外飾材料及電氣件在高溫和恒溫試驗的溫度環境變化后的參數及性能,是汽車部件質量控制的重要一環。
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境, 測試汽車燈具、雨刷防水條及低壓電器外殼的防水性能。
對汽車座椅面料、內飾塑料件的水平燃燒試驗, 選用內外飾燃燒試驗機, 通過試樣測試出在規定火源直接燃燒下材料的阻燃性能。
沙塵試驗用于檢測部品的耐塵性能,通過模擬自然風沙氣候, 測試其對汽車電氣件的破壞性。可以參考箱體尺寸、溫度可控范圍、濕度要求、粉塵濃度及壓差等參數,選用合適的沙塵試驗箱。
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境中的干態條件以及干濕交替轉換的狀態,無法真正模擬戶外自然狀態下的腐蝕情況, 實際汽車零部件在使用過程中的失效狀態往往與中性鹽霧試驗的結果存在一定的差異。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。而循環腐蝕試驗更接近戶外自然狀態下的腐蝕情況, 評估更為準確, 它的主要影響因素有腐蝕介質、噴霧、濕熱周期和干燥周期, 通過不同組合和循環,模擬汽車零部件在大氣環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) 腐蝕試驗箱的優勢是可以利用重復的循環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腐蝕試驗方法作為評價汽車零部件耐腐蝕性能的認可方法。
我國是汽車使用環境最嚴酷的國家之一,“三高”環境條件對汽車的環境適應性提出更高的要求。我國在汽車試驗技術和環境適應性研究方面取得了長足的進步和發展,但起步較晚,與國外相比仍有較大差距。隨著汽車工業的快速發展,技術的不斷完善和進步,未來試驗的發展趨勢可以概括為:環境試驗方式多樣化, 實際使用環境試驗與實驗室模擬環境試驗相結合,著眼于全球,試驗環境條件復雜多樣,覆蓋范圍更廣,虛擬環境仿真試驗將是試驗的重點發展方向具有廣闊的應用前景。