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汽車試驗(yàn)：汽車整車大氣暴露試驗(yàn)方法及流程
2021-10-18 22:11:58· 來源：汽車測試網(wǎng)
如今，在清潔能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等新技術(shù)不斷發(fā)展、消費(fèi)者對汽車品質(zhì)的追求不斷提高的形勢下，中國汽車行業(yè)對更精確、站位更高、更具普適性的大氣暴露試驗(yàn)標(biāo)
如今，在清潔能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等新技術(shù)不斷發(fā)展、消費(fèi)者對汽車品質(zhì)的追求不斷提高的形勢下，中國汽車行業(yè)對更精確、站位更高、更具普適性的大氣暴露試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有著迫切的需求。因此汽車整車大氣暴露試驗(yàn)是必不可少的。
汽車是露天行駛的交通工具，在任何環(huán)境條件下使用都將受到各種環(huán)境氣候因素和大氣腐蝕介質(zhì)的綜合作用而發(fā)生老化腐蝕和損壞，因此，選擇典型的，有代表性的環(huán)境開展大氣暴露試驗(yàn)，可達(dá)到事半功倍的效果。
大氣暴露試驗(yàn)一種自然環(huán)境試驗(yàn)，它是將非包裝狀態(tài)的產(chǎn)品暴露在自然環(huán)境中，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)直接經(jīng)受自然環(huán)境因素的綜合作用，評價(jià)該產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。
汽車整車大氣暴露試驗(yàn)方法及流程
一、試驗(yàn)簡介
汽車整車大氣暴露試驗(yàn)是將樣車置于能代表某一氣候類型區(qū)域的自然大氣環(huán)境條件下進(jìn)行暴露試驗(yàn)，讓其經(jīng)受陽光、熱、水、汽、雨水、氧、臭氧及其他環(huán)境因素的綜合作用。按規(guī)定的暴露試驗(yàn)期限，定期檢測樣車用非金屬材料制
品的外觀和其他性能、金屬材料制品的腐蝕情況和功能件的操作情況，從而評價(jià)樣車耐自然環(huán)境大氣老化、大氣腐蝕性能及操作使用功能。
二、試驗(yàn)條件
1、暴露場地要求
1）暴露場地應(yīng)選擇在能代表某種氣候類型的自然環(huán)境或樣車實(shí)際使用的環(huán)境區(qū)域內(nèi)。
注1：根據(jù)氣候條件，我國的氣候可分為14個(gè)氣候帶。
注2：特殊需要的工業(yè)暴露場設(shè)在廠礦密集區(qū)內(nèi)；鹽霧氣候暴露場設(shè)在空氣鹽分濃的海邊或海島上。
2）標(biāo)準(zhǔn)暴露場地應(yīng)平坦空曠，不積水，遠(yuǎn)離建筑物和樹木，周圍障礙物與場地邊沿的距離應(yīng)不小于該障礙物高度的3倍；場地附近應(yīng)無工廠煙囪、通風(fēng)口或其他能散發(fā)大量腐蝕氣體和雜質(zhì)的設(shè)施；場地應(yīng)保持當(dāng)?shù)氐淖匀恢脖粻顟B(tài)，植物高度不應(yīng)超過200mm。
注：為了適應(yīng)特殊的測試目的，也可采用水泥地面，并在報(bào)告中注明。
2、暴露場設(shè)備要求
暴露場內(nèi)或鄰近應(yīng)設(shè)置氣象要素觀測和大氣介質(zhì)分析設(shè)備，以長期連續(xù)觀測記錄主要的氣象要素和定期測定周圍環(huán)境的大氣成分。暴露場內(nèi)除通用氣象設(shè)備外，應(yīng)有不同角度(5°、45°、90°、當(dāng)?shù)鼐暥?的玻璃下和直接的太陽輻射能量接收裝置，宜采用汽車用平板玻璃。
注：角度是指傳感器平面與地面的夾角。
3、測試環(huán)境
1）外觀目測環(huán)境：
一般情況下，應(yīng)采用自然日光，宜采用北半球多云的北空晝光或南半球多云的南空晝光(即從日出3h后至日落3h前，避開太陽光直射的天空光)，且應(yīng)沒有彩色物體的反射光，如紅磚墻或綠樹的反射光。特殊要求時(shí)，整車外觀的目測評價(jià)應(yīng)使用受嚴(yán)格控制的人造光源，觀察者應(yīng)穿中性色衣服，在視場中，除試樣外不應(yīng)存在其他彩色物體。試驗(yàn)室人造光源照明條件與觀察者條件應(yīng)符合GB/T9761的規(guī)定。整個(gè)試驗(yàn)過程中應(yīng)使用同一種光源，其他條件也宜盡可能一致。
2）車內(nèi)空氣有害物質(zhì)采樣環(huán)境條件
車內(nèi)空氣有害物質(zhì)的采樣宜選擇在白天晴朗天氣環(huán)境下進(jìn)行。
三、試驗(yàn)樣品
1）樣車
樣車應(yīng)為按出廠標(biāo)準(zhǔn)裝配齊全的新車，使用說明書及零部件目錄若有時(shí)也應(yīng)提供，并且試驗(yàn)前及試驗(yàn)過程中樣車不應(yīng)挪作它用。
2）標(biāo)準(zhǔn)樣件
標(biāo)準(zhǔn)樣件宜與樣車裝配為同一批次零部件。
3）標(biāo)準(zhǔn)樣件貯存
標(biāo)準(zhǔn)樣件應(yīng)貯存在空氣溫度為23℃士2℃、相對濕度為50%士5%、氣壓為86kPa~106kPa的環(huán)境條件中的避光處。貯存環(huán)境應(yīng)保持清新、干凈，無任何污染物質(zhì)存在。
四、暴露期限與檢測周期
1、暴露期限設(shè)定方法
1）暴露期限可選擇以時(shí)間(如月、年) 、主要部件表面接收的太陽總輻射量或TNR達(dá)到規(guī)定的某一
限值、試樣性能變化(如失光、變色等破壞程度)達(dá)到規(guī)定的某一限值進(jìn)行設(shè)定。
2）若無特殊要求，以時(shí)間進(jìn)行設(shè)定時(shí)，暴露期限一般不少于1年。
2、暴露期限的表示
1）以時(shí)間為期限時(shí)，以日、月及年為單位。
2）以太陽總輻射量或TNR為期限時(shí)， 以MJ/m²為單位， 應(yīng)明確記錄暴露開始的日期及結(jié)束日期。
注：如無特殊規(guī)定，以太陽總輻射表接收器平面朝正南方、在偏離水平面45°的汽車用平板玻璃下測定出的太陽總輻射量作為樣車接收的太陽輻射能量來確定期限。
3）以樣車性能變化為期限時(shí)，以達(dá)到所規(guī)定的老化級別為單位，應(yīng)明確記錄暴露開始日期和結(jié)束日期以及樣品所接收的太陽總輻射量與太陽紫外總輻射量。
3、暴露開始日期
根據(jù)暴露場地所處氣候類型，暴露試驗(yàn)開始日期推薦為春末或是夏初，如邊緣熱帶濕潤型氣候暴露試驗(yàn)宜以每年的3月或4月作為開始日期，中溫帶干旱性氣候暴露試驗(yàn)宜以每年的5月或6月作為開始日期。
4、檢測周期
1）樣車在暴露前進(jìn)行一次檢測，按9.2的規(guī)定進(jìn)行暴露后，在整個(gè)試驗(yàn)期限中，各種性能變化的檢測周期為：新產(chǎn)品試驗(yàn)要求暴露初期三個(gè)月內(nèi)，每半個(gè)月一次；三個(gè)月至一年內(nèi)，每月一次；超過一年后，每三個(gè)月一次。批量生產(chǎn)的鑒定或驗(yàn)收試驗(yàn)，檢測的間隔時(shí)間可相對延長。也可按試樣表面接收一定的太陽總輻射量或TNR作為檢測周期。在試驗(yàn)過程中，對出現(xiàn)老化現(xiàn)象的部位應(yīng)拍照記錄。拍照時(shí)要求注明標(biāo)識和日期或在圖片中做相應(yīng)的編輯處理。
2）當(dāng)天氣驟變時(shí)，應(yīng)隨時(shí)檢查，如有異常變化現(xiàn)象應(yīng)做記錄或拍照。
五、試驗(yàn)流程
1. 試驗(yàn)準(zhǔn)備
1）試驗(yàn)樣車驗(yàn)收
新到試驗(yàn)樣車應(yīng)清潔、晾干，應(yīng)檢查裝運(yùn)損傷、裝配缺陷與其他表面狀態(tài)缺陷，做好原始記錄，必要時(shí)應(yīng)拍照或攝像記錄：然后對試樣進(jìn)行試驗(yàn)處理，配備標(biāo)準(zhǔn)樣件的貯存按規(guī)定進(jìn)行。
2）測量位置的確定
A.進(jìn)行光澤、顏色、鮮映性和涂層厚度測量的表面及部件總成，其測量位置應(yīng)選擇在最顯眼、接收太陽總輻射能量最多的平面上。每次測量位置、方向順序應(yīng)保持一致，可用不褪色記號筆做出永久性標(biāo)記標(biāo)識，以保證每次測量位置一致。
B. 部件溫度測量點(diǎn)為在晴天陽光最強(qiáng)的時(shí)間段(如北京為12時(shí)~15時(shí)之間)在部件不同部位進(jìn)行多次測量的最高溫度點(diǎn)。
C. 進(jìn)行測量太陽總輻射量或TNR的部件， 其測量位置應(yīng)選擇接收太陽總輻射量盡可能多的位置。
D. 進(jìn)行劃痕腐蝕、鉛筆硬度和劃格試驗(yàn)的涂層表面，其測量位置應(yīng)選擇在光澤、顏色、鮮映性和涂層厚度測量位置的下部。
E. 光澤、顏色、鮮映性和涂層厚度的測量點(diǎn)位宜盡可能靠近或重疊。
3）劃痕處理
樣車投入試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在確定的測量位置劃出兩條均為100mm長的相互垂直的“+”劃痕，或者兩條相互垂直而不交叉的劃痕(X劃痕與Y劃痕)。劃痕深度需要到達(dá)鈑金層，并測出劃痕的寬度。所有劃痕的間距應(yīng)不小于50mm，并且遠(yuǎn)離部件的邊緣。垂直或接近垂直的車身板面上的X劃痕應(yīng)平行于地面；水平或接近水平的車身板面上的X劃痕應(yīng)垂直于車輛行駛方向。
4）溫、濕度傳感器安裝
應(yīng)按照9.1.2.2給出的要求確定溫度測量點(diǎn)，并在相應(yīng)位置安裝溫度傳感器。軟表面試樣的溫度傳感器應(yīng)安裝在軟表層/填充物疊層的分界面處，即刺穿軟表層把溫度傳感器插入至少13mm并使其平行于表面，以確保溫度感應(yīng)點(diǎn)嵌入在分界面內(nèi)；其他試樣表面的溫度傳感器使用耐高溫不透明粘合劑粘接，粘接面宜盡可能地小。進(jìn)行車內(nèi)空氣溫度和相對濕度測量時(shí)，在確定的測量點(diǎn)上安裝溫、濕度傳感器，安裝的傳感器應(yīng)做遮光處理，不應(yīng)密封。
5）太陽總輻射表安裝
太陽總輻射表應(yīng)安裝在測量部件的測量點(diǎn)上，安裝應(yīng)牢固。
6）TNR測量設(shè)備安裝
黑標(biāo)溫度傳感器應(yīng)安裝在測量部件的測量點(diǎn)上，與之配套的太陽總輻射表應(yīng)安裝在對應(yīng)的黑標(biāo)溫度傳感器旁。
2. 投入試驗(yàn)
1）暴露方式
在北半球，樣車的前風(fēng)擋玻璃朝正南方向；在南半球，樣車的前風(fēng)擋玻璃朝正北方向。如無特殊要求室外大氣跟蹤太陽暴露試驗(yàn)應(yīng)選擇樣車前風(fēng)擋玻璃朝向太陽直射位置。
注：對于室外大氣靜態(tài)暴露試驗(yàn)，為了適應(yīng)特殊的試驗(yàn)?zāi)康模蚩扇我庹{(diào)整。
2）暴露狀態(tài)
暴露試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)車之間的放置距離應(yīng)不小于其相鄰車輛高度的3倍，且通風(fēng)自由、不相互遮擋陽光。試驗(yàn)時(shí)所有車門、車窗和通風(fēng)系統(tǒng)都應(yīng)緊密關(guān)閉。車內(nèi)各部件宜調(diào)整到盡可能多地接受太陽輻射的使用狀態(tài)。
注：駕駛員側(cè)頭枕調(diào)至上位，其他頭枕調(diào)至下位；左遮陽板緊貼頂棚，右遮陽板放下；方向盤調(diào)到最高位置；中央扶手為放下(使用)位置；遮陽簾(如有)全部卷起，天窗(如有)遮陽板(簾)關(guān)閉3/4；收縮式衣帽架為打開狀態(tài)；樣車電瓶線為連接狀態(tài)等。
對于燃油車輛，燃油加注量不應(yīng)超過油箱容積的一半。
3、檢測項(xiàng)目與方法
1）外觀目測檢查
根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃選定的檢測周期，在5.2規(guī)定的環(huán)境中，按附錄A規(guī)定的整車外觀檢測內(nèi)容進(jìn)行各種老化現(xiàn)象的目測檢查。檢查時(shí)可采用5倍~10倍放大鏡，對試樣進(jìn)行觀察。
注：在試樣清潔前，進(jìn)行預(yù)觀察，再進(jìn)行滲析物、長霉、起霜等老化現(xiàn)象的目測檢查。
2）光澤的測量
非金屬涂層表面光澤按照GB/T9754確定的方法測量并記錄；塑料表面光澤按照GB/T8807確定的方法測量并記錄。整車裝飾部件有紋理表面光澤的測量方法是在測量位置上任意標(biāo)出0°位，然后從0°位開始依次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°、180°和270°4個(gè)方向進(jìn)行測量，讀取每一測量方向的光澤數(shù)據(jù)，光澤測量幾何角度的選擇應(yīng)符合GB/T9754或GB/T8807中的規(guī)定。
注：金屬涂層表面光澤可按照GB/T9754進(jìn)行，測量角度宜選用20°，測量值僅供參考使用，不能完全代表其光澤。
3）顏色與鮮映性(DOD的測量
涂層表面顏色的測量應(yīng)符合GB/T11186.2中的規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)照明體D。和觀察者視域角為10°的視場下進(jìn)行；塑料、橡膠表面顏色的測量應(yīng)符合GB/T15596、GB/T3511中的規(guī)定。
4）涂層劃痕腐蝕檢測
觀察劃痕的腐蝕出現(xiàn)時(shí)間、狀態(tài)及腐蝕產(chǎn)物，測量水平劃痕(X)與垂直劃痕(Y)兩側(cè)涂層區(qū)域的最大腐蝕點(diǎn)間垂直于原始劃痕的距離，以mm為單位記錄測量數(shù)據(jù)。也可以按照GB/T30789.9確定的方法進(jìn)行測量。
5）涂層鉛筆硬度檢測
按照GB/T6739確定的手工操作法測定其鉛筆硬度。
6）涂層劃格檢測
應(yīng)符合GB/T9286中的規(guī)定。
7）涂層厚度檢測
應(yīng)符合GB/T13452.2中的規(guī)定。
8）樣車操作檢查
在暴露試驗(yàn)中， 樣車每周應(yīng)啟動(dòng)一次并空轉(zhuǎn)40min， 每月在水泥混凝土或?yàn)r青鋪裝路面進(jìn)行150km的行駛。啟動(dòng)或行駛之后，檢查下列內(nèi)容：
a)檢查汽車操縱件、指示器及信號裝置的功能是否正常；
b)檢查各車門開啟是否順暢、是否有異響，門鎖功能是否正常；
c)檢查動(dòng)力系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等各子系統(tǒng)工作是否正常。
9）車內(nèi)空氣有害物的采樣與分析
應(yīng)在晴朗天氣的暴露試驗(yàn)狀態(tài)下對樣車車內(nèi)空氣進(jìn)行采樣。采樣分為準(zhǔn)備、密閉和樣品采集三個(gè)階段。在準(zhǔn)備階段，應(yīng)打開所有車門，按照HJ/T400確定的方法設(shè)置采樣點(diǎn)并布置好采樣導(dǎo)管，靜置不少于1h，準(zhǔn)備階段結(jié)束后進(jìn)入密閉階段；在密閉階段，靜置不少于4h，時(shí)間應(yīng)能包含戶外空氣溫度上升的主要時(shí)間段，整個(gè)過程應(yīng)關(guān)閉所有車門及空調(diào)出風(fēng)口，當(dāng)車內(nèi)空氣溫度達(dá)到最高點(diǎn)后進(jìn)人樣品采集階段；在采集階段，樣品采集程序應(yīng)符合HJ/T400中的規(guī)定。整個(gè)采樣過程應(yīng)詳細(xì)記錄各階段的時(shí)間、戶外空氣溫度、戶外風(fēng)速、車內(nèi)空氣溫度、車內(nèi)大氣壓力等參數(shù)。采樣完成后，按照HJ/T400確定的方法進(jìn)行樣品處理和分析。
10）車體溫度及車內(nèi)空氣溫、濕度測量
進(jìn)行暴露試驗(yàn)后應(yīng)對選定的溫、濕度測量點(diǎn)進(jìn)行每天跟蹤測量， 采樣間隔應(yīng)不大于5min。
11）TNR測量
進(jìn)行暴露試驗(yàn)后應(yīng)對選定的TNR測量點(diǎn)進(jìn)行每天跟蹤測量， 采樣間隔應(yīng)不大于5min。
12）檢測項(xiàng)目的選擇
根據(jù)試驗(yàn)的目的，可選擇全部項(xiàng)目或部分項(xiàng)目進(jìn)行檢測。
4、環(huán)境因素測量
按照GB/T3681確定的方法測量并記錄所有的氣象條件因素和會影響試驗(yàn)結(jié)果的大氣環(huán)境因素。
每天測量并記錄的氣象因素至少包括以下內(nèi)容：
a)氣溫(℃)；
b)相對濕度(%)；
c)降雨量(mm)；
d)濕潤時(shí)間(h)；
e)太陽總輻射量(MJ/m²)；
f)太陽紫外總輻射量(MJ/m²)；
g)其他(如風(fēng)向、風(fēng)速、大氣壓力等)。
六、數(shù)據(jù)處理
1、涂層外觀老化
1）失光率
按公式(1)計(jì)算出其在各暴露階段的光澤損失率即失光率(%)。
2）色差與鮮映性值變化率
按公式(2) 計(jì)算其在各暴露階段的色差A(yù)EA值， 根據(jù)需要也可以按公式(3) 計(jì)算其在各個(gè)暴露階段的色相差△H·值；測量點(diǎn)位鮮映性值在各暴露階段的變化率(%)按公式(4)計(jì)算。
3）外觀目測結(jié)果
按照GB/T1766確定的方法對粉化、變色、失光、裂紋、長霉、沾污、斑點(diǎn)、生銹、泛金、脫落、起泡等外觀老化現(xiàn)象進(jìn)行等級評定。其他未確定方法的目測結(jié)果按照A.3有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
4）劃痕腐蝕檢測結(jié)果
劃痕涂層區(qū)域最大腐蝕寬度按公式(5)、公式(6)計(jì)算：
式中：
hy、hx——垂直和水平劃痕的最大腐蝕寬度，單位為毫米(mm)；
y、x——垂直和水平劃痕兩側(cè)涂層區(qū)域最大腐蝕點(diǎn)間的垂直距離，單位為毫米(mm)；
yo、to——垂直和水平痕劃口原始寬度，單位為毫米(mm)。
2、橡膠、塑料、人造革纖維和紡織品等外觀老化結(jié)果
光滑表面的失光率按公式(1)計(jì)算，目測結(jié)果按照GB/T250確定的方法表示；其他外觀老化現(xiàn)象，按附錄A的有關(guān)規(guī)定表示。
3、整車使用操作檢測結(jié)果
對功能件的破壞程度推薦用“輕微、中等、嚴(yán)重與完全失效”等術(shù)語描述。
4、整車車體溫度測量結(jié)果
繪制每個(gè)測量點(diǎn)的月/年最高(低)溫度曲線與車體空氣的月/年最高(低)溫、濕度曲線。對于溫度數(shù)據(jù)也可統(tǒng)計(jì)整個(gè)暴露試驗(yàn)過程中每個(gè)測量點(diǎn)積熱的最大溫度值，以攝氏度(℃)表示。
5、測量結(jié)果
根據(jù)測量的黑標(biāo)溫度和太陽總輻射量按公式(8)計(jì)算。
式中：
TNR——溫度校正太陽總輻射量，單位為兆焦每平方米(MJ/m²)；
R——測量點(diǎn)的太陽總輻射量，單位為兆焦每平方米(MJ/m²)；
T——測量點(diǎn)的黑標(biāo)溫度，單位為攝氏度(℃)。
七、結(jié)果評價(jià)
1. 涂層外觀性能老化評定
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，按照GB/T1766確定的方法進(jìn)行外觀性能老化等級的評定。劃痕腐蝕、硬度、劃格試驗(yàn)等試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行等級評定。
2. 橡膠、塑料、人造革纖維和方織品等外觀老化評定
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，橡膠按照GB/T3511、塑料按照GB/T15596、紡織品按照GB/T250確定的方法進(jìn)行外觀性能老化等級的評定，其他未確定方法的試驗(yàn)結(jié)果按照附錄A進(jìn)行外觀性能老化等級的評定。
八、試驗(yàn)報(bào)告
試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包含以下內(nèi)容：
a)試驗(yàn)樣車必要的全部細(xì)節(jié)；
b)注明本文件編號；
c)試驗(yàn)項(xiàng)目及采用的方法；
d)試驗(yàn)用儀器設(shè)備信息；
e)試驗(yàn)條件，包含暴露的方式、暴露場地信息及試驗(yàn)期間主要?dú)庀蟓h(huán)境參數(shù)(若有行駛試驗(yàn)，還應(yīng)說明行駛道路信息、行駛里程及行駛時(shí)間等信息)；
f)暴露期限、檢測周期相關(guān)信息及暴露開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間；
g)試驗(yàn)結(jié)果。
九、結(jié)語
汽車整車大氣暴露試驗(yàn)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)-研發(fā)-投產(chǎn)階段均體現(xiàn)出重要的參考作用，大氣暴露試驗(yàn)的環(huán)境很殘酷，相信隨著時(shí)間和技術(shù)的積累，國產(chǎn)汽車也會越來越好，在大家的努力下，我們努力創(chuàng)造中國汽車的未來！
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