整車大氣暴露試驗失效分析的運用

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.威凱檢測技術有限公司，廣州 510663）

整車大氣暴露試驗失效分析的運用

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.威凱檢測技術有限公司，廣州 510663）

分析整車耐候性試驗現象，指出其影響因素；運用整車失效分析，對比不同整車暴露后試驗結果，可從宏觀上分析出失效影響因素。

整車；耐候性；分析；運用

汽車如今作為陸地上的主要交通和運輸工具，服役地域遼闊，在各種氣候環境中廣泛使用。然而，大氣環境中的許多因素如溫度、濕度、太陽輻射強度、雨水、大氣介質等與其之間的相互協同作用都能使汽車材料、元器件、結構等發生不同程度老化、腐蝕破壞以及性能變化。從而影響產品的裝飾性、舒適性、耐候性、使用壽命等。汽車在不同環境下的老化、腐蝕等破壞現象都隨不同環境因素作用有所差異。在嚴酷的典型氣候環境條件下，按汽車使用的所有材料和零部件的分布與實際使用狀態保持一致，對整車產品進行自然暴曬試驗，保證老化過程中的相互作用，使老化的速度和類型最接近于實際使用情況，真實反映環境因素對其的綜合作用影響，快速，真實暴露產品的材料、工藝、設計、防護技術、質量管理等方面存在的薄弱環節。從而加強產品的耐候性檢測，提高產品質量。因此，整車大氣暴露試驗是汽車耐候性考核的一個重要手段。整車大氣暴露試驗結果失效分析對于汽車企業建立產品耐候性技術體系具有重要的指導意義。

1 汽車大氣暴露試驗材料主要耐老化失效現象（見表1）

2 汽車內、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計存在缺陷、原材料的問題、或者是生產和裝配工藝過程出現的問題、氣候環境影響、使用維護的頻率、人為因素等 。

根據車型特點，具體對汽車外飾單元、內飾單元、發動機部份、底盤部份、車身部份失效進行表面分析。實際操作中也可以將分析過程分解為表面分析、材料分析、斷面分析、尺寸測量、功能性試驗等幾個部分，結合生產工藝、試驗標準、評價標準等進行失效分析。按零部件材料的種類分為涂層、塑料、橡膠、金屬件等，依據材料類型特點進行失效分析。

表1 汽車整車各種材料失效現象匯總

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）以及一些二級因素，如空氣污染、微生物等共同作用導致了材料發生變化。初始起泡脫落，隨后破裂生銹，然后銹蝕擴大，出現基體腐蝕。造成車身涂層腐蝕主要是基體材料本身結構，涂料系統耐候體系、預處理工藝和質量、使用環境的腐蝕強弱等。可以是單一的，也可能是同時作用的。

2.2 密封條及橡膠材料失效分析

受環境因素和其自身結構因素引起零部件表面發生腐蝕，產生裂紋、粉化、白斑等。密封條和橡膠圈受高溫后變形，普遍縮短、外張，致使空氣中水分進入車內導致其它非金屬或金屬制品在試驗中都發生程度不同的早期變形、裂紋、粉化、白斑、生銹等現象。

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作用下熱老化，占主導作用的是濕熱交變。空氣中的臭氧濃度和腐蝕物介質的含量及陽光（主要是自外光）都是不可忽視的誘導因素，材料的老化速度將取決于這些復雜環境因素的綜合作用。在沿海地區氯離子含量高、輻照量大、雨水多等也加速材料老化速度，使材料內部組織出現降解、脫氧、粘鏈等現象，從而導致材料發生變形。零部件的生產工藝、材料本身結構、人為等因素也會導致塑料發生老化。

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境的溫度、濕度、太陽輻射、環境腐蝕性強弱以及材料結構、生產工藝，使用頻率等。金屬件腐蝕主要發生在如下位置。

1）發動機室空間狹窄，環境嚴酷，自身結構復雜，啟動時所產生的高溫和含硫、氯離子等燃燒廢氣，蓄電池產生的酸霧、漏液，工作中振動、沖擊產生的應力，摩擦、碰撞引起的局部破損等是發動機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生腐蝕。

2）底盤車架在車身下部，環境潮濕，通風不良，積存的泥沙、污垢都能使基體金屬陰極反應氣體鼓泡剝離、基體金屬的陽極溶解脫落；機械刺傷使漆層分離等多種原因同時加速金屬件的腐蝕。

3）零部件的生產工藝、材料本身結構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。

3 整車質量檢驗失效分析的運用

整車質量失效分析，站在廠家的角度檢查和分析產品的耐候性，依據相關技術標準，對產品進行質量把關。

3.1 相同公司相同條件不同產品試驗缺陷的對比（見圖1和表2、表3）

由表2可以知道，試驗過程中車型1的缺陷整體比車型2的缺陷多，車型1的缺陷出現的比較均勻，而車型2的缺陷集中在前6個月。兩種車型都的劃痕都出現了一定程度的腐蝕，車型2出現腐蝕的時間比較早，說明車型2的涂漆容易被腐蝕破壞。另外，車型2的內飾（41個）缺陷明顯比外飾（12個）缺陷多，對比車型1（內飾缺陷30個），發現車型2駕駛室濕度遠高于車型1，可能對內飾件的老化有促進作用，這反映了汽車的密閉性能的高低。

3.2 同一產品不同暴露條件的對比（見圖2和表4、表5）

對比相同產品在干熱與濕熱條件試驗后的結果，由表4可直觀看出，干熱條件下，出現缺陷的數量更多。干熱條件下缺陷曲線起伏較大，可能與試驗環境溫度密切相關。干熱條件下外飾件的缺陷更多，由于干熱條件嚴酷，外飾件主要受光照輻射作用，容易產生變化。對于內飾件，濕熱條件下整車內飾出現的缺陷更多，這進一步驗證，濕度對汽車內飾老化的影響。

3.3 不同公司不同產品同條件的對比（見圖3和表6、表7）

表2 同車企不同車型試驗對比

表3 兩輛車試驗過程中的相關數據

表4 同車型不同條件試驗對比

表5 兩輛車試驗過程中的相關數據

圖1 同車企不同車型試驗缺陷對比

圖2 相同車型試驗缺陷對比

表6 同車企整車試驗對比

表7 兩輛車試驗過程中的相關數據

圖3 不同車企整車試驗缺陷對比

由表6的試驗數據可以看出，車企1的汽車外飾件耐候性比較好，而車企2的內飾件耐候性比較好。而車企2的整體缺陷數量比車企1的少，這反映了車企2的整車耐候性更加穩定或是在選材方面比較重視耐候性。

4 結束語

隨著國際化的深入，全球企業間競爭已轉向新技術的研發和產品質量的提高，最終目的是為了贏得更大的客戶市場。對于企業而言其最終目的就是生產面向客戶所需求的產品而增加利潤。車輛內外表面質量是顧客關注的重點區域，內外表面質量的好壞，直接決定了顧客對車輛的第一印象。車輛內外表面質量缺陷評估的依據基于客戶角度進入或接近車輛時對車輛的全面感知，評價缺陷時要考慮正常情況下客戶是如何發現缺陷的和客戶的預期反應。

利用整車失效分析對比，可以推斷出內外飾件失效的主要影響因素，分析哪些內外飾件更加具有耐候性，有助于汽車生產商對配件全球性采購與生產的篩選，以提高產品質量和降低生產研發成本，最終提高客戶滿意度。

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

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［5］孫秋霞.材料腐蝕與防護［M］.北京，冶金工業出版社，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方法［S］.

李秋魁，2007年畢業于蘭州理工大學，長期從事汽車材料腐蝕防護與耐老化性能研究，現任職于浙江吉利汽車研究院有限公司。

黃少儀（1964年-），女，項目工程師。長期從事材料環境適應性檢測技術研究，現任職于威凱檢測技術有限公司。

The Application of Failure Analysis on Atmospheric Exposure Test for Vehicles

LI Qiu-kui1，HUANG Shao-yi2，LIN Xu-bin2，CHEN Ze-hao2，FU 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