汽車氣候老化主要環(huán)境影響因素分析

文 | 吉利汽車研究院 楊安志 王文濤 趙福全

汽車氣候老化主要環(huán)境影響因素分析

文 | 吉利汽車研究院 楊安志 王文濤 趙福全

隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車品質(zhì)的要求越來(lái)越高，汽車的氣候老化問(wèn)題也越來(lái)越受到關(guān)注，本文從汽車整車自然暴露試驗(yàn)展開(kāi)研究，針對(duì)汽車氣候老化主要環(huán)境影響因素——太陽(yáng)光輻射、溫度和濕度進(jìn)行分析，為真實(shí)模擬人工老化試驗(yàn)技術(shù)提供基礎(chǔ)依據(jù)，為選擇合適的汽車氣候老化試驗(yàn)方法提供技術(shù)參考。

整車；自然暴露；太陽(yáng)光輻射；溫度；濕度

1.言

近年來(lái)隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車品質(zhì)的要求越來(lái)越高，汽車的氣候老化問(wèn)題也越來(lái)越受到關(guān)注[1]；汽車在戶外使用，環(huán)境因素對(duì)汽車的影響和作用是導(dǎo)致汽車氣候老化的主要原因，影響汽車氣候老化的環(huán)境因素很多，包括太陽(yáng)光輻射、溫度、濕度、生物、人為、自然災(zāi)害等因素[2]。但長(zhǎng)期研究表明，影響汽車氣候老化的因素主要為太陽(yáng)光輻射、溫度和濕度[3-4]。

本文從汽車整車自然暴露試驗(yàn)展開(kāi)研究，針對(duì)汽車氣候老化主要環(huán)境影響因素——太陽(yáng)光輻射、溫度和濕度進(jìn)行分析，為真實(shí)模擬人工老化試驗(yàn)技術(shù)提供基礎(chǔ)依據(jù)，為選擇合適的汽車氣候老化試驗(yàn)方法提供技術(shù)參考。

2.驗(yàn)方法

2.1.車自然暴露試驗(yàn)方法

整車自然暴露試驗(yàn)方法依據(jù)QC/T 728-2005《汽車整車大氣暴露試驗(yàn)方法》。

2.2.車自然暴露試驗(yàn)的地點(diǎn)

整車自然暴露試驗(yàn)是在海南瓊海大氣暴露試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)站的氣候環(huán)境情況見(jiàn)表1。

3.驗(yàn)結(jié)果分析及討論

在海南瓊海大氣暴露試驗(yàn)站，整車進(jìn)行自然暴露試驗(yàn)周期為1年，試驗(yàn)期間，對(duì)汽車氣候老化的主要環(huán)境影響因素——太陽(yáng)光輻射、溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，掌握汽車在自然暴露試驗(yàn)中受到的太陽(yáng)光輻射、溫度和濕度的規(guī)律。

3.1.陽(yáng)光輻射

太陽(yáng)光輻射是造成非金屬零部件和材料氣候老化的主要因素，太陽(yáng)光輻射對(duì)非金屬零部件和材料氣候老化影響的大小主要取決于樣品所接收的太陽(yáng)輻射光譜的組成、輻射強(qiáng)度和輻射量。對(duì)非金屬零部件和材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)起破壞作用的主要是紫外光，波長(zhǎng)越短，能量越大，破壞力越強(qiáng)。

表1.南瓊海大氣暴露試驗(yàn)站氣候環(huán)境基本情況

圖1是海南瓊海暴露場(chǎng)戶外典型的太陽(yáng)輻射光譜圖。由圖1可知：海南瓊海暴露場(chǎng)整車自然暴露試驗(yàn)中外飾零部件所接收到的太陽(yáng)光輻射在紫外光340nm處的強(qiáng)度為0.5-0.55W/m2（紫外光通常以340nm處的光衡量輻射強(qiáng)度）。

圖2是海南瓊海暴露場(chǎng)車內(nèi)儀表板所接收到的典型的太陽(yáng)輻射光譜圖，由圖2可知：海南瓊海暴露場(chǎng)整車自然暴露試驗(yàn)中內(nèi)飾零部件所接收到的太陽(yáng)光輻射，幾乎沒(méi)有低于400nm以下的紫外光，主要是可見(jiàn)光的太陽(yáng)光輻射，在可見(jiàn)光420nm處的強(qiáng)度為0.7-0.8W/m2（可見(jiàn)光通常以420nm處的光衡量輻射強(qiáng)度）。

圖3是海南瓊海暴露場(chǎng)1年中戶外和車內(nèi)接收到太陽(yáng)光輻射量的變化對(duì)比情況，從圖3中可以看出，戶外和車內(nèi)太陽(yáng)輻射量變化趨勢(shì)基本一致，均在7月份達(dá)到最高，1月份達(dá)到最低；戶外太陽(yáng)輻射總量達(dá)到5166MJ/m2，車內(nèi)太陽(yáng)輻射總量達(dá)到2665MJ/m2。

汽車內(nèi)外飾零部件由于在整車上所處的位置不同，兩者所接收到的太陽(yáng)輻射有很大的不同，外飾零部件的氣候老化主要是受紫外光的影響，340nm處紫外光強(qiáng)度約為0.5-0.55W/m2；內(nèi)飾零部件的氣候老化主要是受可見(jiàn)光的影響，420nm處的可見(jiàn)光強(qiáng)度約為0.7-0.8W/m2；戶外太陽(yáng)輻射總量達(dá)到5166MJ/m2，車內(nèi)太陽(yáng)輻射總量達(dá)到 2665MJ/m2。

3.2.度

溫度會(huì)加速光對(duì)汽車?yán)匣淖饔茫瑴囟鹊闹芷谛宰兓瘯?huì)導(dǎo)致汽車零部件產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，極端的高低溫循環(huán)會(huì)導(dǎo)致汽車零部件產(chǎn)生較嚴(yán)重的物理性破壞。不同位置和不同顏色的零部件表面溫度也會(huì)有很大的差異，所以不同的零部件受溫度的影響，氣候老化性能也會(huì)有很大的差異。

圖4是海南瓊海整車自然暴露試驗(yàn)1年外飾零部件表面溫度的差異情況，由圖4可知：汽車外飾零部件中不同零部件的表面溫度有很大的差異，其中車頂中部表面溫度在所有零部件中溫度是最高的，溫度超過(guò)70℃的時(shí)間大于300h，而其他零部件所檢測(cè)的溫度一般不大于70℃。圖5是整車自然暴露試驗(yàn)1年中車頂中部表面溫度的檢測(cè)結(jié)果，其最高溫度在8月份超過(guò)了90℃，達(dá)到了90.7℃，其最低溫度在12月份達(dá)到了6℃，其1年平均溫度基本在25℃- 40℃之間。

圖6是海南瓊海整車自然暴露試驗(yàn)1年內(nèi)飾零部件表面溫度的差異情況，由圖6可知：汽車內(nèi)飾零部件中不同零部件的表面溫度有很大的差異，其中車內(nèi)儀表板在所有零部件中溫度是最高的，溫度超過(guò)90℃的時(shí)間大于170h，而其他零部件所檢測(cè)的溫度一般不大于90℃。

圖7是整車自然暴露試驗(yàn)1年中儀表板上表面溫度的檢測(cè)結(jié)果，其最高溫度在8月份超過(guò)了100℃，達(dá)到了100.6℃，其最低溫度在12月份達(dá)到了9℃，其1年平均溫度基本在30℃- 50℃之間。

內(nèi)外飾零部件由于在整車上所處位置的環(huán)境相差較大，所以檢測(cè)的溫度情況出現(xiàn)較大的不同，整體來(lái)看，內(nèi)飾零部件的表面溫度高于外飾零部件的表面溫度，其中內(nèi)飾零部件中受到溫度影響最高的是儀表板上表面，最高溫度達(dá)到了100.6℃，外飾零部件中受到溫度影響最高的是車頂中部表面，最高溫度達(dá)到了90.7℃。

3.3.度

濕度是影響汽車氣候老化的又一重要因素，水經(jīng)常以濕、露、雨、雪、霜或雹的形式作用于汽車表面，水的吸收和脫附狀態(tài)的交替出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致零部件產(chǎn)生應(yīng)力破碎，水的結(jié)冰和解凍循環(huán)會(huì)導(dǎo)致涂層剝離脫落、零部件開(kāi)裂斷裂。

圖8是整車自然暴露試驗(yàn)1年戶外相對(duì)濕度分布狀況，由圖8可知：其最高濕度達(dá)到了95%，最低濕度達(dá)到了45%，全年平均濕度基本在80%左右。戶外空氣相對(duì)濕度的檢測(cè)結(jié)果狀況表明整車自然暴露試驗(yàn)1年中，外飾零部件全年基本上處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

圖9是整車自然暴露試驗(yàn)1年車內(nèi)空氣相對(duì)濕度檢測(cè)結(jié)果分布狀況統(tǒng)計(jì)情況，由圖9可知：其最高濕度達(dá)到了91.2%，最低濕度達(dá)到了33.6%，全年平均濕度基本在65%左右。車內(nèi)空氣相對(duì)濕度檢測(cè)結(jié)果分布狀況表明整車自然暴露試驗(yàn)1年中，內(nèi)飾零部件全年基本上處于半濕潤(rùn)狀態(tài)。

內(nèi)外飾零部件由于所處環(huán)境不同，檢測(cè)的濕度情況也出現(xiàn)較大的不同，整體來(lái)看，外飾零部件所處環(huán)境相對(duì)濕度高于內(nèi)飾零部件所處環(huán)境相對(duì)濕度，其中外飾零部件所處環(huán)境平均濕度在80%左右，內(nèi)飾零部件所處環(huán)境平均濕度在65%左右。

4.論

本文從整車自然暴露試驗(yàn)展開(kāi)研究，主要針對(duì)影響內(nèi)外飾零部件氣候老化的主要環(huán)境因素——太陽(yáng)光輻射、溫度和濕度展開(kāi)分析，為真實(shí)模擬人工老化試驗(yàn)技術(shù)提供基礎(chǔ)依據(jù)，為選擇合適的汽車氣候老化試驗(yàn)方法提供技術(shù)參考，具體結(jié)論如下：

4.1.車在整車自然暴露試驗(yàn)中，內(nèi)飾零部件所受到的太陽(yáng)光輻射主要以紫外光為主，340nm處的輻射強(qiáng)度約為0.5-0.55W/m2；外飾零部件所受到的太陽(yáng)光輻射主要以可見(jiàn)光為主，420nm處的強(qiáng)度約為0.7-0.8W/m2。

4.2.外和車內(nèi)太陽(yáng)輻射量變化趨勢(shì)基本一致，均在7月份達(dá)到最高，1月份達(dá)到最低；戶外太陽(yáng)輻射總量達(dá)到5166MJ/m2，車內(nèi)太陽(yáng)輻射總量達(dá)到2665MJ/m2。

4.3.車在整車自然暴露試驗(yàn)中，內(nèi)飾零部件表面溫度整體上高于外飾零部件表面溫度，其內(nèi)飾零部件儀表板上表面溫度最高，達(dá)到了100.6℃，其外飾零部件車頂中部表面溫度最高，達(dá)到了90.7℃。

4.4.車在整車自然暴露試驗(yàn)中，外飾零部件所處環(huán)境空氣相對(duì)濕度整體上高于內(nèi)飾零部件所處環(huán)境空氣相對(duì)濕度，其外飾零部件所處環(huán)境平均濕度在80%左右，其內(nèi)飾零部件所處環(huán)境平均濕度在65%左右。

[1] 劉樹(shù)文，蔣祖華等，汽車非金屬材料的實(shí)驗(yàn)室加速老化和戶外自然老化[J]. 廣東塑料. 2005，(5)：44-45.

[2] 陸啟凱，揭敢新等. 汽車氣候老化試驗(yàn)技術(shù)[M]. 華南理工大學(xué)出版社，2010.

[3] 張華，高澤海. 汽車內(nèi)飾件的自然暴曬試驗(yàn)[J]. 環(huán)境技術(shù). 2009，(3)：11-13.

[4] 賴建萍，王一臨. 汽車內(nèi)飾材料的人工老化試驗(yàn)[J]. 裝備環(huán)境工程.2007，4(1)：35-40.

Analysis of Major Environmental Factors for Automotive Weather Aging

With the rapid development of automobile industry in China, higher automotive quality is increasingly needed. Also, the automotive weather aging causes much more concern. Based on weather exposure test of vehicle in this paper, the study analyzes some major environmental factors like solar radiation,temperature and humidity for automotive wether aging. The analyais can serve as not only a principal basis for simulating the test technology of artificial aging but also as technical reference for selecting appropriate test methods of automotive weather aging.

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楊安志，男，高級(jí)工程師，浙江吉利汽車研究院有限公司