汽車部品件環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開發分公司）

汽車部品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品件型式試驗，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。文章闡述了汽車部品件環境類試驗所需的檢測項目以及設備的選擇應用。

1 汽車部品件環境類試驗介紹

汽車部品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，要求汽車部品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。試驗室部品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。

在定型階段，應進行環境鑒定試驗和必要的使用環境試驗，驗證所設計產品的環境適應性是否滿足規定的要求，為定型鑒定提供決策依據；在生產階段，應進行環境驗收試驗和環境例行試驗，驗證產品生產過程的穩定性，為批量生產產品驗收提供決策依據；在使用階段，應開展必要的使用環境試驗和自然環境試驗，為評價產品的環境適應性提供信息[1]。

如果按照汽車構件來分類，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階段發現汽車設計中存在的缺陷，及時采取糾正和防護措施，從而提升汽車的環境適應能力。

2 氣候環境對產品性能質量的影響

氣候環境對汽車部品和整車性能質量的影響表現為：

1）高溫環境。高溫環境會產生熱效應，使汽車部品件發生軟化、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。

2）低溫環境。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。

3）濕熱條件。環境濕度大會使金屬表面產生腐蝕，導致材料變質、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。

5）輻射條件。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。

6）沙塵環境。沙塵環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）鹽霧環境。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。

8）雨水環境。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。

3 環境類試驗方法及設備選用

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。文章針對各種環境條件，結合在用檢測設備，簡述部品件常規環境試驗方法及設備的選用。

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。

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，通常可以滿足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，是汽車部品件質量控制的重要一環。

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。試驗評價標準采用GB 8410—2006汽車內飾材料的燃燒特性[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。

3.6 鹽霧（循環）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。

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定條件下試樣受沖擊后出現破壞時的最高溫度。在評定材料變色等級時選用標準燈箱進行測定。

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劣和標準規定下的彎曲試驗下斷線情況。例如選用LX-8830B型電壓降數字測試儀，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品；另一類是低濃度單種、多種氣體腐蝕試驗，測試標準為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品、USB插頭和各種連接器等。

3.10 其他試驗

部品件的環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品的硬度測量；汽車制動管、轉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 結論

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。

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