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车用高分子材料的自然曝露试验,主要考虑汽车将来服役地理区域极限气候条件,选择典型气候,也就是选择曝露地点,如海南湿热带、干旱沙漠气候如新疆南部塔里木盆地内蒙西部等沙漠地区。自然曝露试验标准中,多数都会对自然曝露试验的典型气候类型作出规定。现行的典型气候参见表10-2。依据车用高分子材料所属零部件在汽车上局部服役条件,考虑接受太阳光辐射方式,汽车自然曝露试验可分为直接曝露试验和玻璃下间接曝露试验。车内部件用高分子材料一般使用玻璃下间接曝露试验,车外部件用高分子材料则使用直接曝露试验。
表10-2 我国主要的气候类型
气候类型 |
特征 |
地区 |
热带气候 |
气候炎热,湿度大 年太阳辐射总量5400~5800 MJ/m2 年积温≥8000℃ 年降水量>1500 mm |
雷州半岛以南 海南 台湾南部等地 |
亚热带气候 |
湿热程度亚于热带地区,阴雨天多 年太阳辐射总量3300~5000 MJ/m2 年积温8000~4500℃ 年降水量1000~1500mm |
长江流域以南 四川I盆地 台湾北部等地 |
温带气候 |
气候温和,没有湿热月 年太阳辐射总量4600~5000 MJ/m2 年积温4500~1600℃ 年降水量600~700mm |
秦岭、淮河以北 黄河流域 东北南部等地区 |
寒带气候 |
气候寒冷,冬季长 年太阳辐射总量4600~5800 MJ/m2 年积温<1600℃ 年降水量400~600mm |
东北北部 内蒙古北部 新疆北部部分地区 |
高原气候 |
气候变化大,气压低,紫外辐射强烈 年太阳辐射总量6700~9200 MJ/m2 年积温<2000℃ 年降水量<400 |
青海、西藏等地 |
沙漠气候 |
气候极端干燥,风沙大,夏热冬冷,温差大 年太阳辐射总量6300~6700 MJ/m2 年积温<4 000℃ 年降水量<100mm |
内蒙西部等沙漠地区 新疆南部塔里木盆地 |
(1)直接曝露试验:
直接曝露试验是将受检材料放在试验场的试验架上完成试验。材料测试面直接曝露在太阳辐射和其它气候因素下,采用曝晒角度一般为90度、45度、当地纬度和5度。直接曝露试验又可细分为无背板式、有背板式和黑箱试验。
有背板式直接曝露试验:将样品安装在基板上(通常是1/2厚胶合板)以模仿材料的最终使用环境。试验过程中阳光下有背板的样品表面温度要比无背板时温度高出15℃,这样可加快材料老化速度。
黑箱试验:此方法用四周涂上黑色油漆的长方形金属箱,箱上面无盖,将受试的样品放在上面组成一个闭合长方体进行试验。主要模拟车辆发动机窗使用环境,曝露试样温度升高,考核车辆盖板及其相应部位的材料,这种方式可提高试样温度10~50℃。
(2)玻璃下间接曝露试验:
样品被置于玻璃下,太阳光辐射穿过玻璃才能到达样品受检材料表面。样品不完全曝露在自然环境条件下,主要用于汽车内饰用高分子材料。
主要试验装置类型:
1)非密封型试验箱,箱体底部为通风网格组成,防止样品滑落。
2)密封型试验箱。整个箱体完全密闭,没有隔热层。
3)控制温度型试验箱。箱体完全密闭,具有箱体隔热层,并具有温度控制装置。
4)控制温度、湿度试验箱。箱体完全密闭,并具有温度湿度控制装置。
5)跟踪太阳控制温度、湿度试验箱。箱体完全密闭,并具有温度湿度控制装置,并有跟踪太阳装置。
试验装置通用要求:
1)试验箱必须安装在适当支架上,面向正南方,在0~90°之间可以任意调节曝晒角度。试验箱具备足够容积满足材料曝晒试验需要。箱体为不锈钢、铝合金或者外表油漆防腐处理的钢板。能够保证户外使用10年不损坏。
2)箱盖宜选择3mm厚透明回火平板玻璃或者5.8mm厚透明层压平板玻璃。也可以根据试验要求需要选择相应的汽车玻璃。
3)温度控制系统有温度传感器、中央控制处理器、空气循环系统组成。温度控制点可设置,一般设置为77、85、93、102、110℃等,温度范围为0~150℃。也可以根据需要设置其它温度点。
4)湿度控制,主要适用沙漠气候类型,具有加湿装置,保证一天内最热时相对湿度为35±5%,最冷条件下相对湿度为85±5%。
5)太阳跟踪装置,箱体支座设计成跟太阳运转,保证白天箱体面向太阳,获取更多太阳辐射量。
(2)自然暴晒试验方法主要标准
1)国内材料或汽车行业标准:GB/T 3681、GB/T 3511、GB/T 9276、QC/T728;
2)美国材料或汽车工业标准:ASTM G7、ASTM G24、ASTM D4141、ASTM D 4364、SAE J576、SAE J1976、SAE J2229、SAE J2230;
3)汽车公司标准:GMW 1444、GMW 3417M、GM 9538P、GM9163P、FLTM BI 160-01、VW 50185;
4)其它标准如ISO 877、AATCC 181等。
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