李秋魁，黃少儀，林旭彬，陳澤皓，符史柏，吳 恒，喬 蒙

（1.浙江吉利汽車研究院有限公司，寧波 315336 2.威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣州 510663）

整車大氣暴露試驗(yàn)失效分析的運(yùn)用

李秋魁1，黃少儀2，林旭彬2，陳澤皓2，符史柏2，吳 恒2，喬 蒙1

（1.浙江吉利汽車研究院有限公司，寧波 315336 2.威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣州 510663）

分析整車耐候性試驗(yàn)現(xiàn)象，指出其影響因素；運(yùn)用整車失效分析，對(duì)比不同整車暴露后試驗(yàn)結(jié)果，可從宏觀上分析出失效影響因素。

整車；耐候性；分析；運(yùn)用

汽車如今作為陸地上的主要交通和運(yùn)輸工具，服役地域遼闊，在各種氣候環(huán)境中廣泛使用。然而，大氣環(huán)境中的許多因素如溫度、濕度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、雨水、大氣介質(zhì)等與其之間的相互協(xié)同作用都能使汽車材料、元器件、結(jié)構(gòu)等發(fā)生不同程度老化、腐蝕破壞以及性能變化。從而影響產(chǎn)品的裝飾性、舒適性、耐候性、使用壽命等。汽車在不同環(huán)境下的老化、腐蝕等破壞現(xiàn)象都隨不同環(huán)境因素作用有所差異。在嚴(yán)酷的典型氣候環(huán)境條件下，按汽車使用的所有材料和零部件的分布與實(shí)際使用狀態(tài)保持一致，對(duì)整車產(chǎn)品進(jìn)行自然暴曬試驗(yàn)，保證老化過(guò)程中的相互作用，使老化的速度和類型最接近于實(shí)際使用情況，真實(shí)反映環(huán)境因素對(duì)其的綜合作用影響，快速，真實(shí)暴露產(chǎn)品的材料、工藝、設(shè)計(jì)、防護(hù)技術(shù)、質(zhì)量管理等方面存在的薄弱環(huán)節(jié)。從而加強(qiáng)產(chǎn)品的耐候性檢測(cè)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，整車大氣暴露試驗(yàn)是汽車耐候性考核的一個(gè)重要手段。整車大氣暴露試驗(yàn)結(jié)果失效分析對(duì)于汽車企業(yè)建立產(chǎn)品耐候性技術(shù)體系具有重要的指導(dǎo)意義。

1 汽車大氣暴露試驗(yàn)材料主要耐老化失效現(xiàn)象（見(jiàn)表1）

2 汽車內(nèi)、外飾件典型老化失效分析

引起汽車大氣耐老化失效主要因素包括設(shè)計(jì)存在缺陷、原材料的問(wèn)題、或者是生產(chǎn)和裝配工藝過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題、氣候環(huán)境影響、使用維護(hù)的頻率、人為因素等 。

根據(jù)車型特點(diǎn)，具體對(duì)汽車外飾單元、內(nèi)飾單元、發(fā)動(dòng)機(jī)部份、底盤(pán)部份、車身部份失效進(jìn)行表面分析。實(shí)際操作中也可以將分析過(guò)程分解為表面分析、材料分析、斷面分析、尺寸測(cè)量、功能性試驗(yàn)等幾個(gè)部分，結(jié)合生產(chǎn)工藝、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行失效分析。按零部件材料的種類分為涂層、塑料、橡膠、金屬件等，依據(jù)材料類型特點(diǎn)進(jìn)行失效分析。

表1 汽車整車各種材料失效現(xiàn)象匯總

2.1 汽車涂層失效分析

汽車涂層失效（金屬部份）主要集中在車身及外飾件部份。車身暴露在空氣中，受日光輻射（光能）、溫度和水（濕度）以及一些二級(jí)因素，如空氣污染、微生物等共同作用導(dǎo)致了材料發(fā)生變化。初始起泡脫落，隨后破裂生銹，然后銹蝕擴(kuò)大，出現(xiàn)基體腐蝕。造成車身涂層腐蝕主要是基體材料本身結(jié)構(gòu)，涂料系統(tǒng)耐候體系、預(yù)處理工藝和質(zhì)量、使用環(huán)境的腐蝕強(qiáng)弱等?？梢允菃我坏?，也可能是同時(shí)作用的。

2.2 密封條及橡膠材料失效分析

受環(huán)境因素和其自身結(jié)構(gòu)因素引起零部件表面發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生裂紋、粉化、白斑等。密封條和橡膠圈受高溫后變形，普遍縮短、外張，致使空氣中水分進(jìn)入車內(nèi)導(dǎo)致其它非金屬或金屬制品在試驗(yàn)中都發(fā)生程度不同的早期變形、裂紋、粉化、白斑、生銹等現(xiàn)象。

2.3 塑料件失效分析

塑料件高分子材料的老化是一種光誘導(dǎo)作用下熱老化，占主導(dǎo)作用的是濕熱交變?？諝庵械某粞鯘舛群透g物介質(zhì)的含量及陽(yáng)光（主要是自外光）都是不可忽視的誘導(dǎo)因素，材料的老化速度將取決于這些復(fù)雜環(huán)境因素的綜合作用。在沿海地區(qū)氯離子含量高、輻照量大、雨水多等也加速材料老化速度，使材料內(nèi)部組織出現(xiàn)降解、脫氧、粘鏈等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致材料發(fā)生變形。零部件的生產(chǎn)工藝、材料本身結(jié)構(gòu)、人為等因素也會(huì)導(dǎo)致塑料發(fā)生老化。

2.4 金屬件腐蝕失效分析

引起車輛金屬件腐蝕的主要因素是使用環(huán)境的溫度、濕度、太陽(yáng)輻射、環(huán)境腐蝕性強(qiáng)弱以及材料結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝，使用頻率等。金屬件腐蝕主要發(fā)生在如下位置。

1）發(fā)動(dòng)機(jī)室空間狹窄，環(huán)境嚴(yán)酷，自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的高溫和含硫、氯離子等燃燒廢氣，蓄電池產(chǎn)生的酸霧、漏液，工作中振動(dòng)、沖擊產(chǎn)生的應(yīng)力，摩擦、碰撞引起的局部破損等是發(fā)動(dòng)機(jī)室金屬件腐蝕的主要原因，另外燃料中所含的水分也能使金屬件發(fā)生腐蝕。

2）底盤(pán)車架在車身下部，環(huán)境潮濕，通風(fēng)不良，積存的泥沙、污垢都能使基體金屬陰極反應(yīng)氣體鼓泡剝離、基體金屬的陽(yáng)極溶解脫落；機(jī)械刺傷使漆層分離等多種原因同時(shí)加速金屬件的腐蝕。

3）零部件的生產(chǎn)工藝、材料本身結(jié)構(gòu)等因素也引起材料分層、變色、脫漆等，從而直接影響金屬使用品質(zhì)。

3 整車質(zhì)量檢驗(yàn)失效分析的運(yùn)用

整車質(zhì)量失效分析，站在廠家的角度檢查和分析產(chǎn)品的耐候性，依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)。

3.1 相同公司相同條件不同產(chǎn)品試驗(yàn)缺陷的對(duì)比（見(jiàn)圖1和表2、表3）

由表2可以知道，試驗(yàn)過(guò)程中車型1的缺陷整體比車型2的缺陷多，車型1的缺陷出現(xiàn)的比較均勻，而車型2的缺陷集中在前6個(gè)月。兩種車型都的劃痕都出現(xiàn)了一定程度的腐蝕，車型2出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間比較早，說(shuō)明車型2的涂漆容易被腐蝕破壞。另外，車型2的內(nèi)飾（41個(gè)）缺陷明顯比外飾（12個(gè)）缺陷多，對(duì)比車型1（內(nèi)飾缺陷30個(gè)），發(fā)現(xiàn)車型2駕駛室濕度遠(yuǎn)高于車型1，可能對(duì)內(nèi)飾件的老化有促進(jìn)作用，這反映了汽車的密閉性能的高低。

3.2 同一產(chǎn)品不同暴露條件的對(duì)比（見(jiàn)圖2和表4、表5）

對(duì)比相同產(chǎn)品在干熱與濕熱條件試驗(yàn)后的結(jié)果，由表4可直觀看出，干熱條件下，出現(xiàn)缺陷的數(shù)量更多。干熱條件下缺陷曲線起伏較大，可能與試驗(yàn)環(huán)境溫度密切相關(guān)。干熱條件下外飾件的缺陷更多，由于干熱條件嚴(yán)酷，外飾件主要受光照輻射作用，容易產(chǎn)生變化。對(duì)于內(nèi)飾件，濕熱條件下整車內(nèi)飾出現(xiàn)的缺陷更多，這進(jìn)一步驗(yàn)證，濕度對(duì)汽車內(nèi)飾老化的影響。

3.3 不同公司不同產(chǎn)品同條件的對(duì)比（見(jiàn)圖3和表6、表7）

表2 同車企不同車型試驗(yàn)對(duì)比

表3 兩輛車試驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)

表4 同車型不同條件試驗(yàn)對(duì)比

表5 兩輛車試驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)

圖1 同車企不同車型試驗(yàn)缺陷對(duì)比

圖2 相同車型試驗(yàn)缺陷對(duì)比

表6 同車企整車試驗(yàn)對(duì)比

表7 兩輛車試驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)

圖3 不同車企整車試驗(yàn)缺陷對(duì)比

由表6的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，車企1的汽車外飾件耐候性比較好，而車企2的內(nèi)飾件耐候性比較好。而車企2的整體缺陷數(shù)量比車企1的少，這反映了車企2的整車耐候性更加穩(wěn)定或是在選材方面比較重視耐候性。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)際化的深入，全球企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)已轉(zhuǎn)向新技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，最終目的是為了贏得更大的客戶市場(chǎng)。對(duì)于企業(yè)而言其最終目的就是生產(chǎn)面向客戶所需求的產(chǎn)品而增加利潤(rùn)。車輛內(nèi)外表面質(zhì)量是顧客關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域，內(nèi)外表面質(zhì)量的好壞，直接決定了顧客對(duì)車輛的第一印象。車輛內(nèi)外表面質(zhì)量缺陷評(píng)估的依據(jù)基于客戶角度進(jìn)入或接近車輛時(shí)對(duì)車輛的全面感知，評(píng)價(jià)缺陷時(shí)要考慮正常情況下客戶是如何發(fā)現(xiàn)缺陷的和客戶的預(yù)期反應(yīng)。

利用整車失效分析對(duì)比，可以推斷出內(nèi)外飾件失效的主要影響因素，分析哪些內(nèi)外飾件更加具有耐候性，有助于汽車生產(chǎn)商對(duì)配件全球性采購(gòu)與生產(chǎn)的篩選，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)研發(fā)成本，最終提高客戶滿意度。

［1］王受和，等.基于自然暴露試驗(yàn)的乘用車耐候性研究［J］.環(huán)境技術(shù).2015（1）：43-47.

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

［3］李光耀.汽車內(nèi)飾件設(shè)計(jì)與制造工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

［4］歐玉春，童忠良.汽車涂料涂裝技術(shù)［M］.北京：化學(xué)出版社，2010.

［5］孫秋霞.材料腐蝕與防護(hù)［M］.北京，冶金工業(yè)出版社，2001.

［6］VW 50185-2000，Vehicle Components Resistance to Open Air Weathering［S］.

［7］QC/T 728-2005，汽車整車大氣暴露試驗(yàn)方法［S］.

李秋魁，2007年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)，長(zhǎng)期從事汽車材料腐蝕防護(hù)與耐老化性能研究，現(xiàn)任職于浙江吉利汽車研究院有限公司。

黃少儀（1964年-），女，項(xiàng)目工程師。長(zhǎng)期從事材料環(huán)境適應(yīng)性檢測(cè)技術(shù)研究，現(xiàn)任職于威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司。

The Application of Failure Analysis on Atmospheric Exposure Test for Vehicles

LI Qiu-kui1，HUANG Shao-yi2，LIN Xu-bin2，CHEN Ze-hao2，F(xiàn)U Shi-bo2，WU Heng2，QIAO Meng1
（1.Geely Automobile Research Institute，Ningbo 315336 2.Vkan Certification & Testing Co.，Ltd.，Guangzhou 510663）

The phenomena of weather resistance test for vehicles is analyzed and its influence factors are pointed out；by applying the vehicle failure analysis，the test results for different vehicles after exposure are compared，which can analyze the failure influence factors from a macro view.

vehicle；weather resistance；analysis；application

X828

A

1004-7204（2015）06-0015-04