技术文章

您当前的位置: 网站首页 > 技术文章

汽车仪表板材料氙灯老化试验探究

作者:标准集团 添加时间:2015-08-01

汽车材料,尤其是非金属材料在使用过程中,因为气候环境的影响,不可避免地会出现不同程度的老化。为了延缓汽车零部件及其材料的老化,通过户外曝晒试验来预测其使用寿命,然而户外曝晒试验试验周期较长,难与整车开发进度相匹配。采用实验室加速老化试验模拟和强化户外环境因素能够缩短试验周期,适应于当前汽车行业新产品更新日益快速的需求。户外曝晒试验和实验室加速老化试验是考察汽车零部件及其材料耐老化性能的重要手段,为了更好地反映零部件及其材料的耐老化性能,加速测试的结果应该与户外测试的结果相匹配,因此,户外曝晒试验和实验室加速老化试验的相关性研究成为一个重要课题。
老化试验相关性是指加速老化试验(通常是实验室老化试验)得出的结果与自然老化或使用环境老化结果趋同的能力。这种试验结果是指材料老化过程中产生的变化,这些变化可能是机械的或外观的改变,也可能是化学的变化。文中利用仪表板材料及整车零部件在相同累计辐照能情况下的颜色变化,来考察人工加速试验与海南自然曝晒试验的相关性。

1 仪表板材料老化影响因素
1.1 光照辐射的影响
阳光以光波的形式在空气中传播,光波能量与频率成正比,与波长成反比。在太阳光谱中,波长短的紫外线具有较强的能量,它虽然只有太阳总辐射量的 1%左右,但其对非金属材料的影响很大。
非金属材料的大分子链吸收紫外线的能量,按自由基机理进行分解,导致出现氧化、臭氧化、水解等现象。同时,聚合物的结晶取向、结晶大小、结晶构造等也都会受到影响,从而使材料的性能下降。汽车仪表板材料实际接受的光照辐射是间接光辐射,阳光穿过汽车风挡玻璃才能照射到汽车仪表板上。在此过程中,阳光部分被玻璃反射,部分被玻璃吸收,剩下透过玻璃的部分才会对仪表板材料的老化产生影响。
1.2 温度的影响
1)温度产生的热能促使高分子材料化学键断裂,从而导致材料降解。在较高温度下,分子的活性较大,易引发热老化反应;而在较低温度下,反应速度很慢或根本不会发生。
2)温度影响化学反应的速度,高温将加速光对汽车老化的作用。一般认为,材料的温度每升高10 ℃,化学反应的速度就会翻倍。
3)热循环能加速汽车非金属材料的老化进程,温度的周期性变化会使材料产生机械内应力,从而导致汽车非金属零部件出现不同程度的尺寸变化,极端的高低温循环还会扩大原有缺陷,产生变形或开裂等缺陷。
汽车内饰材料的温度往往会比汽车外饰材料更高,而仪表板材料为内饰件中受阳光照射影响较强烈的部位,极限温度有时甚至会超过 100 ℃[8]。因此,温度是影响汽车仪表板材料光老化的重要因素。
1.3 湿度的影响
汽车内饰材料基本不会受到雨水的影响,汽车内部空气的相对湿度也不会很高。因此,在影响汽车仪表板材料老化的因素中,湿度是一个相对次要的因素[9]。以上是仪表板材料老化的影响因素,汽车在实际使用时,自然环境条件复杂多变,汽车的种种老化现象都是多种环境因素综合作用的结果[10-12]。

2 仪表板材料的相关性分析
2.1 试验参数设置
仪表板为汽车内饰零部件,经受的阳光辐照最为强烈,是研究汽车内饰件耐老化性能具有代表性的零部件。依据汽车内饰件氙灯老化试验标准,几种常用的汽车内饰件材料人工加速老化试验参数设置见表1。

2.2 试验研究及结果对比
2.2.1 仪表板材料的性能变化
仪表板材料在不同试验方法下的光泽保持率和色差变化情况如图1和2所示。