整车大气暴露试验失效分析的运用

李秋魁，黄少仪，林旭彬，陈泽皓，符史柏，吴 恒，乔 蒙

（1.浙江吉利汽车研究院有限公司，宁波 315336 2.威凯检测技术有限公司，广州 510663）

整车大气暴露试验失效分析的运用

李秋魁1，黄少仪2，林旭彬2，陈泽皓2，符史柏2，吴 恒2，乔 蒙1

（1.浙江吉利汽车研究院有限公司，宁波 315336 2.威凯检测技术有限公司，广州 510663）

分析整车耐候性试验现象，指出其影响因素；运用整车失效分析，对比不同整车暴露后试验结果，可从宏观上分析出失效影响因素。

整车；耐候性；分析；运用

汽车如今作为陆地上的主要交通和运输工具，服役地域辽阔，在各种气候环境中广泛使用。然而，大气环境中的许多因素如温度、湿度、太阳辐射强度、雨水、大气介质等与其之间的相互协同作用都能使汽车材料、元器件、结构等发生不同程度老化、腐蚀破坏以及性能变化。从而影响产品的装饰性、舒适性、耐候性、使用寿命等。汽车在不同环境下的老化、腐蚀等破坏现象都随不同环境因素作用有所差异。在严酷的典型气候环境条件下，按汽车使用的所有材料和零部件的分布与实际使用状态保持一致，对整车产品进行自然暴晒试验，保证老化过程中的相互作用，使老化的速度和类型最接近于实际使用情况，真实反映环境因素对其的综合作用影响，快速，真实暴露产品的材料、工艺、设计、防护技术、质量管理等方面存在的薄弱环节。从而加强产品的耐候性检测，提高产品质量。因此，整车大气暴露试验是汽车耐候性考核的一个重要手段。整车大气暴露试验结果失效分析对于汽车企业建立产品耐候性技术体系具有重要的指导意义。

1 汽车大气暴露试验材料主要耐老化失效现象（见表1）

2 汽车内、外饰件典型老化失效分析

引起汽车大气耐老化失效主要因素包括设计存在缺陷、原材料的问题、或者是生产和装配工艺过程出现的问题、气候环境影响、使用维护的频率、人为因素等 。

根据车型特点，具体对汽车外饰单元、内饰单元、发动机部份、底盘部份、车身部份失效进行表面分析。实际操作中也可以将分析过程分解为表面分析、材料分析、断面分析、尺寸测量、功能性试验等几个部分，结合生产工艺、试验标准、评价标准等进行失效分析。按零部件材料的种类分为涂层、塑料、橡胶、金属件等，依据材料类型特点进行失效分析。

表1 汽车整车各种材料失效现象汇总

2.1 汽车涂层失效分析

汽车涂层失效（金属部份）主要集中在车身及外饰件部份。车身暴露在空气中，受日光辐射（光能）、温度和水（湿度）以及一些二级因素，如空气污染、微生物等共同作用导致了材料发生变化。初始起泡脱落，随后破裂生锈，然后锈蚀扩大，出现基体腐蚀。造成车身涂层腐蚀主要是基体材料本身结构，涂料系统耐候体系、预处理工艺和质量、使用环境的腐蚀强弱等。可以是单一的，也可能是同时作用的。

2.2 密封条及橡胶材料失效分析

受环境因素和其自身结构因素引起零部件表面发生腐蚀，产生裂纹、粉化、白斑等。密封条和橡胶圈受高温后变形，普遍缩短、外张，致使空气中水分进入车内导致其它非金属或金属制品在试验中都发生程度不同的早期变形、裂纹、粉化、白斑、生锈等现象。

2.3 塑料件失效分析

塑料件高分子材料的老化是一种光诱导作用下热老化，占主导作用的是湿热交变。空气中的臭氧浓度和腐蚀物介质的含量及阳光（主要是自外光）都是不可忽视的诱导因素，材料的老化速度将取决于这些复杂环境因素的综合作用。在沿海地区氯离子含量高、辐照量大、雨水多等也加速材料老化速度，使材料内部组织出现降解、脱氧、粘链等现象，从而导致材料发生变形。零部件的生产工艺、材料本身结构、人为等因素也会导致塑料发生老化。

2.4 金属件腐蚀失效分析

引起车辆金属件腐蚀的主要因素是使用环境的温度、湿度、太阳辐射、环境腐蚀性强弱以及材料结构、生产工艺，使用频率等。金属件腐蚀主要发生在如下位置。

1）发动机室空间狭窄，环境严酷，自身结构复杂，启动时所产生的高温和含硫、氯离子等燃烧废气，蓄电池产生的酸雾、漏液，工作中振动、冲击产生的应力，摩擦、碰撞引起的局部破损等是发动机室金属件腐蚀的主要原因，另外燃料中所含的水分也能使金属件发生腐蚀。

2）底盘车架在车身下部，环境潮湿，通风不良，积存的泥沙、污垢都能使基体金属阴极反应气体鼓泡剥离、基体金属的阳极溶解脱落；机械刺伤使漆层分离等多种原因同时加速金属件的腐蚀。

3）零部件的生产工艺、材料本身结构等因素也引起材料分层、变色、脱漆等，从而直接影响金属使用品质。

3 整车质量检验失效分析的运用

整车质量失效分析，站在厂家的角度检查和分析产品的耐候性，依据相关技术标准，对产品进行质量把关。

3.1 相同公司相同条件不同产品试验缺陷的对比（见图1和表2、表3）

由表2可以知道，试验过程中车型1的缺陷整体比车型2的缺陷多，车型1的缺陷出现的比较均匀，而车型2的缺陷集中在前6个月。两种车型都的划痕都出现了一定程度的腐蚀，车型2出现腐蚀的时间比较早，说明车型2的涂漆容易被腐蚀破坏。另外，车型2的内饰（41个）缺陷明显比外饰（12个）缺陷多，对比车型1（内饰缺陷30个），发现车型2驾驶室湿度远高于车型1，可能对内饰件的老化有促进作用，这反映了汽车的密闭性能的高低。

3.2 同一产品不同暴露条件的对比（见图2和表4、表5）

对比相同产品在干热与湿热条件试验后的结果，由表4可直观看出，干热条件下，出现缺陷的数量更多。干热条件下缺陷曲线起伏较大，可能与试验环境温度密切相关。干热条件下外饰件的缺陷更多，由于干热条件严酷，外饰件主要受光照辐射作用，容易产生变化。对于内饰件，湿热条件下整车内饰出现的缺陷更多，这进一步验证，湿度对汽车内饰老化的影响。

3.3 不同公司不同产品同条件的对比（见图3和表6、表7）

表2 同车企不同车型试验对比

表3 两辆车试验过程中的相关数据

表4 同车型不同条件试验对比

表5 两辆车试验过程中的相关数据

图1 同车企不同车型试验缺陷对比

图2 相同车型试验缺陷对比

表6 同车企整车试验对比

表7 两辆车试验过程中的相关数据

图3 不同车企整车试验缺陷对比

由表6的试验数据可以看出，车企1的汽车外饰件耐候性比较好，而车企2的内饰件耐候性比较好。而车企2的整体缺陷数量比车企1的少，这反映了车企2的整车耐候性更加稳定或是在选材方面比较重视耐候性。

4 结束语

随着国际化的深入，全球企业间竞争已转向新技术的研发和产品质量的提高，最终目的是为了赢得更大的客户市场。对于企业而言其最终目的就是生产面向客户所需求的产品而增加利润。车辆内外表面质量是顾客关注的重点区域，内外表面质量的好坏，直接决定了顾客对车辆的第一印象。车辆内外表面质量缺陷评估的依据基于客户角度进入或接近车辆时对车辆的全面感知，评价缺陷时要考虑正常情况下客户是如何发现缺陷的和客户的预期反应。

利用整车失效分析对比，可以推断出内外饰件失效的主要影响因素，分析哪些内外饰件更加具有耐候性，有助于汽车生产商对配件全球性采购与生产的筛选，以提高产品质量和降低生产研发成本，最终提高客户满意度。

［1］王受和，等.基于自然暴露试验的乘用车耐候性研究［J］.环境技术.2015（1）：43-47.

［2］陆启凯，揭敢新，王俊，等.汽车气候老化试验技术［M］.广州：华南理工大学出版社，2010.

［3］李光耀.汽车内饰件设计与制造工艺［M］.北京：机械工业出版社，2013.

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［7］QC/T 728-2005，汽车整车大气暴露试验方法［S］.

李秋魁，2007年毕业于兰州理工大学，长期从事汽车材料腐蚀防护与耐老化性能研究，现任职于浙江吉利汽车研究院有限公司。

黄少仪（1964年-），女，项目工程师。长期从事材料环境适应性检测技术研究，现任职于威凯检测技术有限公司。

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