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汽车内饰件实验室光源加速老化试验
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  • 2021-12-13
  • 来源:中科检测
  • 老化试验加速老化试验碳弧灯加速老化试验
  汽车内饰件作为汽车产品的重要组成部分,其主要包括仪表板、副仪表板、方向盘、立柱护板﹑项棚、座椅面料、地毯、安全带和车内灯等。组成汽车内饰件的常见材料主要有塑料、皮革、织物三类。
 
  内饰件影响着汽车的观赏性以及乘坐的舒适性,除满足自身功能以外,还应让用户感到舒适方便。内饰件的好坏与否往往决定了用户对某款产品的第一印象。因此,内饰件的环境可靠性对于汽车的销售和用户使用起着至关重的影响,研究汽车内饰件在自然环境中的耐候性有着重要的意义。
 
  目前,评价汽车内饰件耐候性的试验方法主要有两种,即自然气候曝露老化试验和实验室光源加速老化试验。前者相比于后者,可综合多种影响因素,更接近于实际环境,得到的实验结果一般比较可靠。但其主要缺点就在于试验周期太长(一般要几年),无法满足现代生产中高效快速的要求。
 
  而实验室光源加速老化的主要优点就体现在试验周期短(一般几百到几千小时),且操作简便,试验重现性好。正是基于上述原因,国内外绝大多数汽车生产厂家采用了实验室加速老化以主,并辅以整车户外曝的结果来考核汽车内饰件耐候性能。
 

  1、引起内饰件老化的主要因素

 

  1.1日光辐射

 
  到达地球表面的日光的波长范围在295nm-3000nm之间,分为紫外.可见光、红外三个部分。其中295nm-385nm范围内的于紫外辐射,其能量占到日光总辐射能量的4%—7I%。这部分日光辐射虽然占的比重不大,但是却对于老化结果产生了至关重要的影响。
 
  一般说来,紫外辐射波长越短,能量越大,其破坏能力也相应越强。正因为如此,在进行实验室光源加速老化时,总是使光源的紫外部分的能量分布尽可能的接近自然光。
 
  另外,对于汽车内饰件而言,我们还应当注意到车玻璃的滤光作用。正常情况下,车玻璃会吸收所有小于320nm的紫外线。在实验室光源老化过程中,如果光源的截止点选取过低,则会产生实际情况下不会发生的老化。
 

  1.2温度

 
  这里的温度包含了两个方面,一方面指的是周围环境温度,另一方面指的是内饰件表面温度。后者对于内饰件的老化过程的影响远远超过前者。
 
  根据户外气候曝露老化试验数据显示,不同位置和不同颜色的内饰件表面温度会有很大的差异。但是经过长时间暴露后,内饰件的表面最高温度一般都会超过75℃,最高的会达到110℃左右。
 

  1.3 湿度

 
  对于内饰件而言,水分主要以湿和露的形式作用于零件表面。水分的吸收和脱附状态交替出现会导致零部件产生应力破碎,水分的结冰和解冻过程循环出现则会导致涂层剥离脱落、部件开裂。一般说来,一年中内饰件会有相当的时间处于湿润状态。
 

  1.4内饰件在车内所处位置

 
  内饰件处于车内不同位置,辐射度、温湿度等环境因素有很大的不同。一般根据内饰件所接收的日光照射情况,将内饰件所处的区域分为三个区域:间接辐射区(如地毯)、侧面直接辐射区(如门板上部)、直接辐射区(如仪表板)。在实验室加速老化过程中,往往是通过对试验时间长度的控制来区分不同区域的老化过程。
 

  2、实验室光源加速老化试验

 

  2.1碳弧灯加速老化试验

 
  碳弧灯是最早应用于实验室加速老化的光源。碳弧灯分为封闭式和开放式两种。封闭式碳弧灯有单弧和双弧两种,但无论是开放式还是封闭式碳弧灯,其光谱较自然光还是有很大的差距。
 
  另外,使用碳弧灯加速老化设备,需要每天更换碳棒和清洁滤镜,还需要定期更换滤镜。因此,无论从效果还是运用维护成本来说,碳弧灯都不是最优的选择。目前,主要的汽车厂家都已经停止了碳弧灯加速老化试验。目前仍然进行,考核内饰件耐候性的主要以日系车厂为主。
 

  2.2氤弧灯加速老化试验

 
  氩弧灯采用的是石英球罩密封,与碳弧灯设备无法控制光强度不同,年弧灯设备不仅可以通过光学过滤控制能量的光谱分布,还能通过调节功率控制光强度。
 
  氩弧灯的紫外光谱和可见光谱与自然光谱非常接近,是目前所有实验室光源中最接近的,模拟效果比较好。氩弧灯产生的光谱必须经过滤光玻璃过滤来减少不需要的光谱成分,使用不同类型的玻璃过滤器可得到不同的光谱分布。常用的3种类型滤光玻璃为:日光玻璃、窗玻璃和紫外延伸玻璃。对于内饰件,采用窗玻璃滤光器居多。
 
  根据冷却方式不同,氩弧灯加速老化设备可以分为水冷式和风冷式。一般说来,水冷式冷却效果好,运行安静,且冷却水可以有效减少了氩弧灯释放的过多的红外能量,有助于保持试验样品的温度稳定。但水冷式冷却系统较复杂,冷却水需要纯度很高的去离子水,运行成本高。相比较而言,风冷式简单、经济,但运行时凤机产生的噪声偏大。
 
  根据试验样品安放方式不同,氩弧灯设备又可以分为旋转式和平放式。旋转式试样安放装置在运行过程中绕着氤弧灯转动,因而试样能获得较均匀的照射。平放式试验样品的位置是固定不动的,不同位置的试样受到的辐照有差异,为了使样品所受的辐射均匀,需要在整个试验周期内定期停机对样品手动更换位置,因而,会对试验的精度造成一定的影响。
 
 
碳弧灯加速老化试验


  2.3紫外灯加速老化试验

 
  紫外灯是由波长为254nm的低压汞灯加入荧光物质(例如磷的共存物)构成,低压汞弧激发荧光物质发光使发射出来的光在较窄的波长区间产生连续光谱。光谱一般只有一个波峰。产生光谱的能量分布取决于荧光物质的发射光谱和玻璃的紫外透过性巴
 
  紫外灯加速老化主要是为了研究紫外辐射对于试件老化的影响,其在紫外光谱段所发射的能量占其总能量输出的绝大部分。因此,其对于阳光的模拟性不如氤弧灯好,但由于紫外辐射对于内饰件的老化占据了主导地位,且紫外灯加速老化试验成本低,速度快,在实践中也得到了大量的运用。
 

  3、实验室光源加速老化试验举例

 
  美国机动车工程师学会(SAE)标准SAE J2412是典型的汽车内饰件氩弧灯加速老化试验标准,在汽车行业内得到了广泛的认可。
 

  3.1 试验条件

 
  该试验一个循环为4.8小时,其中3.8为光照期,用于模拟昼间内饰件曝晒情形,另外1小时为黑暗期,用于模拟夜间内饰件无光照射情形。实验过程中两个阶段交替往复运行。整个试验需要进行的时间,则需要根据具体的部件来确定,一般从数百小时到数千小时不等。
 

  3.2试验后评价

 
  目前,内饰件进行老化试验后的评价主要包括两个方面,即外观评价和性能测试。由于内饰件一般不是重要的功能部件,试验后常采用的评价方式仍以外观评价为主。常见的评价方法是评价灰卡等级(考察褪、变色程度),观察表面是否有开裂,粉化,龟裂、发粘、析出等缺陷产生。
 
  需要注意的是,由于外观评价主观性较大,通常需要多人重复评价以确保结果的可信度。
 

  4、总结

 
  实验室光源加速老化可以在较短时间内,获得近似于自然气候老化试验的结果,能快速的对内饰件的耐候性能作出评价,大大缩短了新产品的研发周期。在各种条件允许的情况下,应优先考虑选择氤弧灯作为内饰件老化光源。
 
  同时,建立客观公正的评价方法也是不容忽视的。中科检测除了有开展老化试验之外,还提供光伏检测、可靠性测试、毒理检测等服务。中科检测团队高效运作流程,以更短的周期完成检测工作,检测报告及时配送到您的手中。

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