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        內(nèi)飾件雙向自動跟蹤太陽限溫箱試驗加速效果研究

        2022-11-25 06:28:36文云雄張曉東陳秋岸符國曉楊昌錚
        環(huán)境技術(shù) 2022年5期
        關(guān)鍵詞:溫箱內(nèi)飾件儀表板

        文云雄,張曉東,2,陳秋岸,符國曉,楊昌錚

        (1.廣州電器科學(xué)研究院有限公司海南熱帶環(huán)境分公司,???570100;2.中國電器科學(xué)研究院股份有限公司,廣州 510663)

        引言

        限溫試驗箱是專門針對汽車內(nèi)飾件試驗來設(shè)計的,目前整車內(nèi)飾件耐候性的考核試驗主要有兩種方式,分別為整車自然環(huán)境暴露試驗和內(nèi)飾件自動跟蹤太陽限溫箱試驗(IP/DP箱試驗)[1,2]。整車暴露試驗是檢驗整車環(huán)境耐候性最可靠、最根本的方法,試驗結(jié)果的有效性、真實性高,但試驗周期略長,通常試驗開展到結(jié)束需要1~2年,且需要整車裝配完成后才能開展試驗,難以滿足產(chǎn)品市場高速發(fā)展需求[3]。內(nèi)飾件自動跟蹤太陽限溫箱試驗可以單個或多個內(nèi)飾零部件為試驗對象,模擬零部件在車內(nèi)的安裝狀態(tài)和環(huán)境作用狀態(tài),試驗開展時間具有較強(qiáng)的靈活性,因而能夠越來越受到國內(nèi)外從事汽車行業(yè)人士的重視[4,5]。因此開展內(nèi)飾件雙向自動跟蹤太陽限溫箱試驗加速效果研究具有重要意義,分析限溫箱對比整車暴露試驗的加速效果,能夠幫助到汽車行業(yè)相關(guān)人士對兩種試驗情況進(jìn)一步了解,開展試驗時可根據(jù)實際情況來選擇相應(yīng)的試驗方式。

        1 試驗方法

        1.1 整車自然暴露

        參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 40512-2021《汽車整車大氣暴露試驗方法》的相關(guān)要求,將汽車整車靜止放置于中國電器科學(xué)研究院股份有限公司瓊海濕熱大氣暴露試驗場進(jìn)行靜態(tài)自然暴露試驗。試驗過程中,車輛車頭朝南,并在儀表板上表面布置溫度和太陽輻射傳感器,用以實時、連續(xù)收集車輛儀表板處的環(huán)境數(shù)據(jù)[6]。數(shù)據(jù)每5 min自動采集一次,自2021年1月1日開始至2021年12月31日結(jié)束,試驗持續(xù)時間為一年。每三個月為一個檢測周期,每個周期對試驗整車進(jìn)行外觀、顏色、光澤度、漆膜粘附性、劃痕腐蝕及電器功能等情況進(jìn)行檢查與評價。

        1.2 雙向太陽自動跟蹤限溫箱試驗

        依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GM W 3417的相關(guān)要求,將汽車儀表板固定在安裝支架上放入透明層壓玻璃試驗箱內(nèi),且左右兩端距離箱壁至少留有150 mm、頂側(cè)和底側(cè)兩端距離箱壁至少留有100 mm[7,8]。采取高度角、方位角雙向自動跟蹤太陽式,控制箱內(nèi)最高溫度(110±3)℃,試驗箱內(nèi)安裝太陽輻射表及黑板溫度傳感器,自2021年1月1日開始至2021年12月31日結(jié)束,試驗持續(xù)時間為一年,如圖1所示。

        圖1 雙軸太陽自動跟蹤限溫箱試驗

        2 試驗設(shè)備

        數(shù)據(jù)采集器:CR1000,美國Campbell公司;表面溫度傳感器:T型熱電偶;黑板溫度計:自制;高溫輻射表:CM4,荷蘭Kipp&Zonen公司。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 不同試驗條件下儀表板表面環(huán)境條件差異

        對汽車儀表板來說,大部分時間處于密閉空間內(nèi),其光熱老化主要受太陽輻照和溫度的影響。圖2對比分析了某天內(nèi)整車自然曝露試驗和雙向自動跟蹤太陽限溫箱試驗內(nèi)儀表板表面接收的太陽輻射強(qiáng)度變化情況??梢钥闯觯捎谠囼炏涫冀K垂直朝向太陽,箱內(nèi)儀表板表面從上午11∶00至下午16∶30左右持續(xù)處于700 w/m2以上的強(qiáng)太陽照射狀態(tài),而車內(nèi)儀表板表面受太陽移動和車頂遮擋的影響,太陽輻射強(qiáng)度從下午14∶00左右就快速下降到200 w/m2左右。相應(yīng)的,試驗箱內(nèi)儀表板表面溫度10∶30~16∶30幾乎都維持在不低于95 ℃的溫狀態(tài),而車內(nèi)儀表板表面在中午13∶00左右達(dá)到最高度99.9 ℃,但持續(xù)時間較短暫,下午14∶00左右,車內(nèi)儀表板溫度開始快速下降,并保持在60 ℃左右(圖3)。

        圖2 太陽移動對不同試驗條件下儀表板輻射量的影響

        圖3 某天內(nèi)不同試驗條件下儀表板表面溫度變化

        圖4反映了車內(nèi)儀表板與限溫箱內(nèi)儀表板各檢測周期的累計輻射量情況,每3個月為一個檢查周期統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)。限溫箱箱內(nèi)太陽輻射量整體均比車內(nèi)輻射量高,尤其是下半年,試驗光照充足,每個周期累計的輻射量都要比車內(nèi)射量高出800 MJ/m2以上。全年下來,箱內(nèi)太陽輻射總量為6741.6 MJ/m2,車內(nèi)儀表板處太陽輻射總量為3619.4 MJ/m2,二者之間的比值為1.86。

        圖4 車內(nèi)與箱內(nèi)各月份輻射量累計情況

        將樣品表面溫度等于及高于90 ℃的狀態(tài)定義為高溫狀態(tài)。圖5反映了車內(nèi)儀表板與箱內(nèi)儀表板各月份受到90 ℃及以上高溫的累計時長。通過分析發(fā)現(xiàn)限溫箱內(nèi)儀表板各月份受到的90 ℃及以上高溫的持續(xù)性要遠(yuǎn)長于車內(nèi)儀表板,尤其是在5~10月份光照充足時反映更為明顯。試驗箱內(nèi)全年累計90 ℃及以上的高溫時長為710.8 h,而車內(nèi)的90 ℃及以上高溫的累計時長僅為428.2 h,箱內(nèi)受到的90 ℃及以上高溫持續(xù)時長是車內(nèi)的1.7倍。

        圖5 90 ℃及以上溫度各月份累計的時長

        3.2 TNR綜合環(huán)境作用力分析

        GMW3417-2018標(biāo)準(zhǔn)中利用TNR模型(式1)考察太陽輻照和溫度對汽車內(nèi)飾件綜合作用,本研究統(tǒng)計各月份車內(nèi)及箱內(nèi)儀表板所受TNR綜合環(huán)境作用力的實際情況。

        TNR以蘭利(ly)為單位,計算公式如下:

        式中:

        R—試驗規(guī)定用玻璃下所測得的太陽輻照量,一般每5 min取一次值,ly;

        T—從試驗裝置黑板溫度計測得的溫度,一般每5 min取一次值,℃;

        TNR—溫度校正太陽輻照量,由R及T計算累加得到,一般每5 min計算一次,ly。

        圖6 反映的是車內(nèi)及試驗箱內(nèi)儀表板各月份受到TNR綜合環(huán)境作用力情況,通過曲線數(shù)值反映的情況來看,可以發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)受到的TNR綜合環(huán)境作用值要遠(yuǎn)強(qiáng)于車內(nèi),車在5~10月份光照充足的時期,作用強(qiáng)度更為明顯。車內(nèi)全年受到TNR綜合環(huán)境作用值為51 021.8 ly,試驗箱內(nèi)全年受到TNR綜合環(huán)境作用值為116 155.8 ly,箱內(nèi)全年TNR綜合環(huán)境作用力加速值約為車內(nèi)的2.3倍。

        圖6 車內(nèi)及試驗箱內(nèi)儀表板各月份受到的TNR綜合環(huán)境作用力情況

        3.3 外觀性能變化

        表1比較了車內(nèi)與箱內(nèi)儀表板各月份TNR蘭利值累計及外觀變化情況。通過記錄情況,可以發(fā)現(xiàn)車內(nèi)儀表板在試驗累計9個月時,儀表板右側(cè)表面出現(xiàn)弱化線的外觀缺陷(圖7),此時車內(nèi)累計受到TNR蘭利值總量為4 1241.9 ly,箱內(nèi)儀表板則在試驗累計5個月時,儀表板表面出現(xiàn)與車內(nèi)相同弱化線痕外觀缺陷,此時箱內(nèi)受到TNR蘭利值總量為43 644.9 ly,與車內(nèi)儀表板出現(xiàn)相同缺陷時受到的綜合環(huán)境作用力TNR蘭利值僅相差2 403 ly,在實際實驗過程中,可認(rèn)為試驗儀表板出現(xiàn)弱化線時的TNR值相同。

        圖7 儀表板弱化線外觀缺陷示意圖

        表1 車內(nèi)與箱內(nèi)儀表板各月份TNR蘭利值累計及外觀變化記錄

        從外觀變化缺陷反映的時間來看,儀表板在試驗箱內(nèi)試驗5個月時便出現(xiàn)弱化線痕觀缺陷,而車內(nèi)則在試驗9個月時才反映出了相同的外觀變化缺陷,箱內(nèi)比車內(nèi)相同缺陷反映的時間整整快了4個月,從這一點(diǎn)來看,試驗箱具有明顯的試驗重復(fù)性和加速性,該試驗方法在汽車零部件驗證階段應(yīng)大力推廣應(yīng)用,以節(jié)省零部件設(shè)計定型時間。

        4 結(jié)論

        基于上述討論,可以得出以下結(jié)論:

        雙向自動跟蹤太陽限溫箱試驗較整車自然曝露試驗,試驗?zāi)繕?biāo)對象在相同時間內(nèi)經(jīng)受更長時間的高輻照、高溫狀態(tài),試驗具有明顯的可重復(fù)性和加速性,該試驗方法在汽車零部件驗證階段應(yīng)大力推廣應(yīng)用。

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