汽車內(nèi)飾件實(shí)驗(yàn)室光源加速老化試驗(yàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-12-13
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汽車內(nèi)飾件作為汽車產(chǎn)品的重要組成部分,其主要包括儀表板、副儀表板、方向盤、立柱護(hù)板﹑項(xiàng)棚、座椅面料、地毯、安全帶和車內(nèi)燈等。組成汽車內(nèi)飾件的常見(jiàn)材料主要有塑料、皮革、織物三類。
內(nèi)飾件影響著汽車的觀賞性以及乘坐的舒適性,除滿足自身功能以外,還應(yīng)讓用戶感到舒適方便。內(nèi)飾件的好壞與否往往決定了用戶對(duì)某款產(chǎn)品的第一印象。因此,內(nèi)飾件的環(huán)境可靠性對(duì)于汽車的銷售和用戶使用起著至關(guān)重的影響,研究汽車內(nèi)飾件在自然環(huán)境中的耐候性有著重要的意義。
目前,評(píng)價(jià)汽車內(nèi)飾件耐候性的試驗(yàn)方法主要有兩種,即自然氣候曝露老化試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室光源加速老化試驗(yàn)。前者相比于后者,可綜合多種影響因素,更接近于實(shí)際環(huán)境,得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般比較可靠。但其主要缺點(diǎn)就在于試驗(yàn)周期太長(zhǎng)(一般要幾年),無(wú)法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)中高效快速的要求。
而實(shí)驗(yàn)室光源加速老化的主要優(yōu)點(diǎn)就體現(xiàn)在試驗(yàn)周期短(一般幾百到幾千小時(shí)),且操作簡(jiǎn)便,試驗(yàn)重現(xiàn)性好。正是基于上述原因,國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)汽車生產(chǎn)廠家采用了實(shí)驗(yàn)室加速老化以主,并輔以整車戶外曝的結(jié)果來(lái)考核汽車內(nèi)飾件耐候性能。
1、引起內(nèi)飾件老化的主要因素
1.1日光輻射
到達(dá)地球表面的日光的波長(zhǎng)范圍在295nm-3000nm之間,分為紫外.可見(jiàn)光、紅外三個(gè)部分。其中295nm-385nm范圍內(nèi)的于紫外輻射,其能量占到日光總輻射能量的4%—7I%。這部分日光輻射雖然占的比重不大,但是卻對(duì)于老化結(jié)果產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。
一般說(shuō)來(lái),紫外輻射波長(zhǎng)越短,能量越大,其破壞能力也相應(yīng)越強(qiáng)。正因?yàn)槿绱?,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室光源加速老化時(shí),總是使光源的紫外部分的能量分布盡可能的接近自然光。
另外,對(duì)于汽車內(nèi)飾件而言,我們還應(yīng)當(dāng)注意到車玻璃的濾光作用。正常情況下,車玻璃會(huì)吸收所有小于320nm的紫外線。在實(shí)驗(yàn)室光源老化過(guò)程中,如果光源的截止點(diǎn)選取過(guò)低,則會(huì)產(chǎn)生實(shí)際情況下不會(huì)發(fā)生的老化。
1.2溫度
這里的溫度包含了兩個(gè)方面,一方面指的是周圍環(huán)境溫度,另一方面指的是內(nèi)飾件表面溫度。后者對(duì)于內(nèi)飾件的老化過(guò)程的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)前者。
根據(jù)戶外氣候曝露老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,不同位置和不同顏色的內(nèi)飾件表面溫度會(huì)有很大的差異。但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間暴露后,內(nèi)飾件的表面最高溫度一般都會(huì)超過(guò)75℃,最高的會(huì)達(dá)到110℃左右。
1.3 濕度
對(duì)于內(nèi)飾件而言,水分主要以濕和露的形式作用于零件表面。水分的吸收和脫附狀態(tài)交替出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致零部件產(chǎn)生應(yīng)力破碎,水分的結(jié)冰和解凍過(guò)程循環(huán)出現(xiàn)則會(huì)導(dǎo)致涂層剝離脫落、部件開(kāi)裂。一般說(shuō)來(lái),一年中內(nèi)飾件會(huì)有相當(dāng)?shù)臅r(shí)間處于濕潤(rùn)狀態(tài)。
1.4內(nèi)飾件在車內(nèi)所處位置
內(nèi)飾件處于車內(nèi)不同位置,輻射度、溫濕度等環(huán)境因素有很大的不同。一般根據(jù)內(nèi)飾件所接收的日光照射情況,將內(nèi)飾件所處的區(qū)域分為三個(gè)區(qū)域:間接輻射區(qū)(如地毯)、側(cè)面直接輻射區(qū)(如門板上部)、直接輻射區(qū)(如儀表板)。在實(shí)驗(yàn)室加速老化過(guò)程中,往往是通過(guò)對(duì)試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)度的控制來(lái)區(qū)分不同區(qū)域的老化過(guò)程。
2、實(shí)驗(yàn)室光源加速老化試驗(yàn)
2.1碳弧燈加速老化試驗(yàn)
碳弧燈是最早應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室加速老化的光源。碳弧燈分為封閉式和開(kāi)放式兩種。封閉式碳弧燈有單弧和雙弧兩種,但無(wú)論是開(kāi)放式還是封閉式碳弧燈,其光譜較自然光還是有很大的差距。
另外,使用碳弧燈加速老化設(shè)備,需要每天更換碳棒和清潔濾鏡,還需要定期更換濾鏡。因此,無(wú)論從效果還是運(yùn)用維護(hù)成本來(lái)說(shuō),碳弧燈都不是最優(yōu)的選擇。目前,主要的汽車廠家都已經(jīng)停止了碳弧燈加速老化試驗(yàn)。目前仍然進(jìn)行,考核內(nèi)飾件耐候性的主要以日系車廠為主。
2.2氤弧燈加速老化試驗(yàn)
氬弧燈采用的是石英球罩密封,與碳弧燈設(shè)備無(wú)法控制光強(qiáng)度不同,年弧燈設(shè)備不僅可以通過(guò)光學(xué)過(guò)濾控制能量的光譜分布,還能通過(guò)調(diào)節(jié)功率控制光強(qiáng)度。
氬弧燈的紫外光譜和可見(jiàn)光譜與自然光譜非常接近,是目前所有實(shí)驗(yàn)室光源中最接近的,模擬效果比較好。氬弧燈產(chǎn)生的光譜必須經(jīng)過(guò)濾光玻璃過(guò)濾來(lái)減少不需要的光譜成分,使用不同類型的玻璃過(guò)濾器可得到不同的光譜分布。常用的3種類型濾光玻璃為:日光玻璃、窗玻璃和紫外延伸玻璃。對(duì)于內(nèi)飾件,采用窗玻璃濾光器居多。
根據(jù)冷卻方式不同,氬弧燈加速老化設(shè)備可以分為水冷式和風(fēng)冷式。一般說(shuō)來(lái),水冷式冷卻效果好,運(yùn)行安靜,且冷卻水可以有效減少了氬弧燈釋放的過(guò)多的紅外能量,有助于保持試驗(yàn)樣品的溫度穩(wěn)定。但水冷式冷卻系統(tǒng)較復(fù)雜,冷卻水需要純度很高的去離子水,運(yùn)行成本高。相比較而言,風(fēng)冷式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),但運(yùn)行時(shí)鳳機(jī)產(chǎn)生的噪聲偏大。
根據(jù)試驗(yàn)樣品安放方式不同,氬弧燈設(shè)備又可以分為旋轉(zhuǎn)式和平放式。旋轉(zhuǎn)式試樣安放裝置在運(yùn)行過(guò)程中繞著氤弧燈轉(zhuǎn)動(dòng),因而試樣能獲得較均勻的照射。平放式試驗(yàn)樣品的位置是固定不動(dòng)的,不同位置的試樣受到的輻照有差異,為了使樣品所受的輻射均勻,需要在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)定期停機(jī)對(duì)樣品手動(dòng)更換位置,因而,會(huì)對(duì)試驗(yàn)的精度造成一定的影響。
2.3紫外燈加速老化試驗(yàn)
紫外燈是由波長(zhǎng)為254nm的低壓汞燈加入熒光物質(zhì)(例如磷的共存物)構(gòu)成,低壓汞弧激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光使發(fā)射出來(lái)的光在較窄的波長(zhǎng)區(qū)間產(chǎn)生連續(xù)光譜。光譜一般只有一個(gè)波峰。產(chǎn)生光譜的能量分布取決于熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜和玻璃的紫外透過(guò)性巴
紫外燈加速老化主要是為了研究紫外輻射對(duì)于試件老化的影響,其在紫外光譜段所發(fā)射的能量占其總能量輸出的絕大部分。因此,其對(duì)于陽(yáng)光的模擬性不如氤弧燈好,但由于紫外輻射對(duì)于內(nèi)飾件的老化占據(jù)了主導(dǎo)地位,且紫外燈加速老化試驗(yàn)成本低,速度快,在實(shí)踐中也得到了大量的運(yùn)用。
3、實(shí)驗(yàn)室光源加速老化試驗(yàn)舉例
美國(guó)機(jī)動(dòng)車工程師學(xué)會(huì)(SAE)標(biāo)準(zhǔn)SAE J2412是典型的汽車內(nèi)飾件氬弧燈加速老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),在汽車行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的認(rèn)可。
3.1 試驗(yàn)條件
該試驗(yàn)一個(gè)循環(huán)為4.8小時(shí),其中3.8為光照期,用于模擬晝間內(nèi)飾件曝曬情形,另外1小時(shí)為黑暗期,用于模擬夜間內(nèi)飾件無(wú)光照射情形。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩個(gè)階段交替往復(fù)運(yùn)行。整個(gè)試驗(yàn)需要進(jìn)行的時(shí)間,則需要根據(jù)具體的部件來(lái)確定,一般從數(shù)百小時(shí)到數(shù)千小時(shí)不等。
3.2試驗(yàn)后評(píng)價(jià)
目前,內(nèi)飾件進(jìn)行老化試驗(yàn)后的評(píng)價(jià)主要包括兩個(gè)方面,即外觀評(píng)價(jià)和性能測(cè)試。由于內(nèi)飾件一般不是重要的功能部件,試驗(yàn)后常采用的評(píng)價(jià)方式仍以外觀評(píng)價(jià)為主。常見(jiàn)的評(píng)價(jià)方法是評(píng)價(jià)灰卡等級(jí)(考察褪、變色程度),觀察表面是否有開(kāi)裂,粉化,龜裂、發(fā)粘、析出等缺陷產(chǎn)生。
需要注意的是,由于外觀評(píng)價(jià)主觀性較大,通常需要多人重復(fù)評(píng)價(jià)以確保結(jié)果的可信度。
4、總結(jié)
實(shí)驗(yàn)室光源加速老化可以在較短時(shí)間內(nèi),獲得近似于自然氣候老化試驗(yàn)的結(jié)果,能快速的對(duì)內(nèi)飾件的耐候性能作出評(píng)價(jià),大大縮短了新產(chǎn)品的研發(fā)周期。在各種條件允許的情況下,應(yīng)優(yōu)先考慮選擇氤弧燈作為內(nèi)飾件老化光源。
同時(shí),建立客觀公正的評(píng)價(jià)方法也是不容忽視的。中科檢測(cè)除了有開(kāi)展老化試驗(yàn)之外,還提供光伏檢測(cè)、可靠性測(cè)試、毒理檢測(cè)等服務(wù)。中科檢測(cè)團(tuán)隊(duì)高效運(yùn)作流程,以更短的周期完成檢測(cè)工作,檢測(cè)報(bào)告及時(shí)配送到您的手中。
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