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【技术帖】车用非金属材料的老化性能测试方法解析

楼主:汽车材料网 时间:2020-11-23 12:50:15


在汽车轻量化发展的大背景下,车用材料也从原来的金属材料转为金属、非金属等多材料混合应用。纺织品、塑料、橡胶等非金属材料在汽车上的应用也越来越多,且应用范围不断扩大。


在节能环保和轻量化发展的要求下,塑料等轻质材料从作为内饰件逐渐扩展到部分外饰件,甚至许多覆盖件;应用部件也从原来的门把手等小型部件扩展到发动机罩盖等大型零部件。


随着非金属材料从原来的小型装饰件到现在大型结构件的拓展,材料选择带来的安全性问题也逐步受到关注。


许多人会问:用塑料件真的安全吗?因此,塑料等非金属材料的老化性能检测显得尤为重要。老化检测是材料可靠性检测的一部分,是模拟产品在现实使用条件中涉及到的各种因素对产品产生老化的情况进行相应条件加强实验的过程。


车用塑料等非金属材料老化降解的主要因素有三个:温度、湿度、日光辐射。测试方法主要分成两部分:自然老化测试和人工加速老化测试。


1. 自然老化测试

(1)整车暴晒


整车暴晒是模拟汽车最终使用环境条件的最佳方式。在整车暴晒过程中,所有的材料和零部件的分布跟使用情况保持一致,在老化过程中相互作用,老化速度和类型最接近于实际情况,加速度最小。因此,试验结果与实际使用状况的吻合程度最高。



(2)材料及零部件暴晒


常用的就是直接静态暴露,暴晒的方式又可以分为有背板、无背板、黑箱暴晒等。一般将部件整体进行测试,而不继续拆分零件单元。对于内饰件,要靠考虑玻璃系统。由于不同玻璃对光的透过率不同,座椅、方向盘、仪表板等部件不能直接暴晒,而是透过玻璃进行测试。


图 不同类型汽车玻璃的紫外线透过率(资料来自于ATLAS气候服务集团)


2. 人工加速老化测试

(1)紫外老化测试


采用荧光紫外灯为光源(有UVA,UVB不同型号灯源),通过模拟自然阳光中的紫外辐射和冷凝,对材料进行加速耐气候性试验。


紫外老化测试可以再现阳光、雨水和露水所产生的破坏。设备通过将待测材料曝晒放在经过控制的阳光和湿气的交互循环中,同时提高温度的方式来进行试验。试验设备采用紫外线荧光灯模拟阳光,同时还可以通过冷凝或喷淋的方式模拟湿气影响。用来评估材料在颜色变化、光泽、裂纹、起泡、催化、氧化等方面的变化。


紫外老化试验箱


(2)湿热老化


湿热老化检验产品对温暖潮湿的环境的适应能力。高温高湿条件下,水分子较为活跃,较容易渗入材料内部,造成胶黏剂、增塑剂等的溶解,或者水分子堆积造成水泡等问题。一般使用湿热老化试验箱要求在一定温度下(40-60℃),保持较高湿度(90%RH以上)进行测试。


热老化实验箱


(3)臭氧老化检测


臭氧老化就是将试样暴露于密闭无光照的含有恒定臭氧浓度的空气和恒温的试验箱中,按预定时间对试样进行检测,从试样表面发生的龟裂或其它性能的变化程度,以评定试样的耐臭氧老化性能。


臭氧老化箱


(4)氙灯老化检测


氙灯老化测试就是评定户外无遮蔽使用和储存的设备经受太阳辐射热和光学效应的能力。影响的范围包括待测物的电性功能是否正常,材料结构是否变形或损坏,为了验证待测测物表面材料经过日光长期曝晒后出现颜色退化,通常在试验前与试验后均以色差仪进行颜色变异程度量测试。


氙灯老化机


(5)碳弧灯老化检测


碳弧灯分为两种,一种是封闭式碳弧灯,一种是阳光型碳弧灯。前者最初用于纺织品耐光测试,后者最初用于涂层的耐光性测试。碳弧灯由于其光谱能量分布不如氙灯接近于自然光,且灯管滤镜需要定时清洗、更换等缺点,已经逐渐地被冷落淘汰,在日本的一些标准以及一些纺织品老化标准中还有应用。


上海桑塔纳轿车保险杠的老化性能试验及指标


相关测试标准:

来源:汽车材料网

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