汽車材料,特別是非金屬材料(塑料、橡膠和漆膜等)在使用過程中,會受到各種氣候環(huán)境的影響,不可避免地會出現(xiàn)不同程度的老化。為了延緩汽車零部件及其材料的老化,研究環(huán)境老化對于材料性能的影響,往往通過戶外曝曬試驗來預(yù)測其使用壽命。然而戶外曝曬試驗試驗周期較長,難與整車開發(fā)進(jìn)度相匹配。因此,實驗室通常采用加速老化試驗?zāi)M和強(qiáng)化戶外環(huán)境因素等方法,縮短試驗周期,適應(yīng)于當(dāng)前汽車行業(yè)新產(chǎn)品更新日益快速的需求。
太陽光以光波的形式在空氣中傳播,光波的能量與頻率成正比,與波長成反比。在太陽光譜中,波長短的紫外線具有較強(qiáng)的能量,它雖然只有太陽總輻射量的1%左右,但其對非金屬材料的影響很大。非金屬材料的大分子鏈吸收紫外線的能量,按自由基機(jī)理進(jìn)行分解,導(dǎo)致出現(xiàn)氧化、臭氧化、水解等現(xiàn)象。同時,聚合物的結(jié)晶取向、結(jié)晶大小、結(jié)晶構(gòu)造等也都會受到影響,從而使材料的性能下降。以汽車儀表盤材料為例,汽車儀表板材料實際接受的光照輻射是間接光輻射,陽光穿過汽車風(fēng)擋玻璃才能照射到汽車儀表板上。在此過程中,陽光部分被玻璃反射,部分被玻璃吸收,剩下透過玻璃的部分才會對儀表板材料的老化產(chǎn)生影響。
(1)溫度產(chǎn)生的熱能促使高分子化學(xué)鍵斷裂,導(dǎo)致材料降解。在較高溫度下,分子的活性較大,易引發(fā)熱老化反應(yīng)。
(2)溫度影響化學(xué)反應(yīng)的速度,高溫將加速光對汽車?yán)匣淖饔谩R话阏J(rèn)為,材料的溫度每升高10℃,化學(xué)反應(yīng)的速度就會提高1~3倍。
(3)熱循環(huán)能加速汽車非金屬材料的老化進(jìn)程,溫度的周期性變化會使材料產(chǎn)生機(jī)械內(nèi)應(yīng)力,從而導(dǎo)致汽車非金屬零部件出現(xiàn)不同程度的尺寸變化,極端的高低溫循環(huán)還會擴(kuò)大原有缺陷,產(chǎn)生變形或開裂等缺陷。汽車內(nèi)飾材料的溫度往往會比汽車外飾材料更高,而儀表板材料為內(nèi)飾件中受陽光照射影響較強(qiáng)烈的部位,極限溫度有時甚至?xí)^100℃。因此,溫度是影響汽車儀材料光老化的重要因素。
汽車的工作環(huán)境比較復(fù)雜,需要適應(yīng)各種天氣,雨淋對汽車外部材料特別是漆膜的影響較大。汽車內(nèi)飾材料基本不會受到雨水的影響,汽車內(nèi)部空氣的相對濕度也不會很高。因此,在影響汽車內(nèi)飾材料老化的因素中,濕度是一個相對次要的因素。
以上是儀表板材料老化的影響因素,汽車在實際使用時,自然環(huán)境條件復(fù)雜多變,汽車的種種老化現(xiàn)象都是多種環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。
實驗室通常用氙燈老化儀作材料光加速老化試驗。其原理是利用水冷型氙燈模擬太陽照射和人工日光,并通過調(diào)節(jié)控制溫度和濕度以達(dá)到加速試驗的目的。
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