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汽車氙燈耐候測試方法详细介绍

汽車氙燈耐候測試方法

汽車氙燈耐候測試方法:汽车工程协会(SAE)最近已批准了两个新的以性能为基础的耐候性测试方法(SAE J2412和SAE J2527),以取代旧的以硬件为基础的测试方法(SAE J1885和SAE J1960)。SAE J2412和SAE J2527方法描述了暴露条件和误差范围,而不是描述某个特定设备的构造。

在1989年以前,汽车天天看高清影视在线没有一个专门的氙灯加速老化测试方法的国际标准。1989年,汽车工程协会 (SAE)发布了J1960“水冷式氙灯汽车外饰件加速暴露测试”和SAE J1885 “水冷式氙灯汽车内饰件加速暴露测试”两项汽车材料耐候性测试标准。当时,SAE J1960和J1885有利于汽车制造商统一测试条件。但是,这些老化测试标准基于特定型号的设备构造,指定了某天天看高清影视在线商的两种型号设备。标准指定设备的要求产生了两个主要的后果:
a.阻礙了技術發展,使得設備制造商沒有積極性去開發、生産更精確或更符合實際條件的老化試驗箱;
b.形成壟斷,導致測試設備價格與運行成本高昂。
汽车工业在许多领域引领世界,但在采用以性能为基础的老化测试标准方面却很滞后。在20世纪 90年代后期.SAE协会开始认识到老化测试标准中这一缺陷,最终发布了以下3个新的老化标准。
SAE J2527“氙灯汽车外饰件加速暴露测试”,是一个以性能为基础的标准,取代J1960, 2003年10月发布。
SAE J2412“氙灯汽车内饰件加速暴露测试”,也是一个以性能为基础的标准,取代J1885,2004年2月发布。
SAE J2413″检验新的氙灯测试设备性能的方法”,一种验证氙灯老化设备能否运行某一指定的加速暴露测试程序的方法,于2003年1 2 月发布。
新的以性能爲基礎的老化標准和舊的以硬件爲基礎的標准之間的主要差別是,刪除了所有指定生産商的內容,測試標准中涉及到生産商商標名稱的部分被通用的定義所取代。
改变之一是,测试中所用的光学过滤器已被重新定义。旧的以硬件为基础的测试标准中,其光学过滤器要求“石英内过滤器和S型硼硅玻璃外过滤器”。测试标准中指定使用某一商标名称的过滤器可能使得购买过滤器更容易,但是它没有描述特殊型号过滤器产生的光谱。在新的以性能为基础的测试标准中,光学过滤器的商标名称被删除,取而代之的是对所需光谱功率分布 (SPD)的叙述。
在发布这3个新的测试标准之前.2002年初,克莱斯勒、巴斯夫和Q-Lab公司共同开发了一个测试方案,以验证新的以性能为基础的SAE 材料加速老化测试方法。对两种试验箱按照SAE J2413验证方法进行试验,比较测试结果,得到关于两种类型试验箱的比较数据。两种试验箱是依照J1960运行的转鼓式试验箱 (Ci65A型)和依照J2527运行的平板式试验箱(Q-Sun Xe-3-HS型)。
2001年7月,Ci65A停产后,这个验证的重要性变得更加明显。因为 Ci65A已经停产,天天看高清影视在线中不再能购买到任何符合旧的、以硬件为基础的 SAE测试标准的氙灯老化试验箱。
2設備

以前,多數氙燈試驗箱內在中間位置安裝一根燈管,樣品安裝在一個圓柱形的樣品架上,樣品架圍繞著燈管旋轉(見圖1).這個構造通常被稱作“轉鼓”系統。最近引進的氙燈試驗箱包含了一個靜止的、平板樣品架系統(見圖2)。

氙灯老化测试系统

兩種類型試驗箱的設計目標之一,是在整個測試箱內産生均勻的輻照度、溫度和濕度分布。實際上,完全的均勻性是不可能的,爲了補償這一點,在測試期間,調整所測樣品位置(自動或手動).以提高均勻性。轉鼓式樣品架在一維的水平方向上圍繞著燈管自動地改變位置,但不能補償垂直方向上輻照度、溫度和濕度的不均勻性。
3試驗

为了验证新的以性能为基础的老化标准,两种试验箱依照SAE J2413中详述的步骤进行操作。这个新的测试方法用于检验氙灯老化试验箱运行SAE J2412和SAE J2527 方法的可靠性。老化试验箱可靠性的验证通过几种技术来实现。
首先,必须证明老化试验箱能够符合指定的试验条件。此项研究中.J2413使用了J2527的试验条件。图3显示了一台Atlas Ci65A的实际试验参数变化.而图4显示了 Q-Lab Xe-3-HS的实际试验参数变化。粗线代表设定值,细线表示在老化箱内所测的实际值。

其次,需證明老化試驗箱中的標准參考材料的降解特性符合預期,重複性和再現性都必須達到要求。重複性指在同一試驗箱中運行多次,多次運行中標准參考材料降解程度的相同性。再現性是指在多個試驗箱中運行同一測試,不同設備中標准參考材料降解程度的相同性。在這一試驗中,使用聚苯乙烯薄片作爲標准參考材料。聚苯乙烯薄片被SAE用作標准參考材料,關于其降解特性和誤差,SAE標准材料委員會有詳細說明。此次試驗使用了第6批(lot.6)聚苯乙烯薄片來驗證設備的重複性和再現性。
图5和图6分别提供了论证Atlas Ci65A和Q-Sun Xe-3-HS氙灯老化试验箱的重复性的数据。图7和图8提供了论证3个Atlas Ci65A和3个Q-Sun Xe-3-HS试验箱的再现性的数据。非常明显地,两种试验箱都能够满足J2413的要求。

SAE J2413的最后要求内容中,要求氙灯老化试验箱的天天看高清影视在线商能够证明试验箱内的均匀性。箱体内均匀性的完整比较试验已经完成,并于 2003年在捷克布拉格举行的第一届欧洲老化会议上公布了试验结果。由 Fedor等人撰写的论文“氙灯试验箱内的均匀性(旋转式和平板式样品架之间的比较)”,针对多种标准参考材料,做了大量试验,并给出了测试结果分析,是迄今为止最为全面的试验箱内均匀性研究。
与此次研究相关的是,通过运行SAE J2527标准来考察Ci65A和 Q-Sun Xe-3-HS的均匀性。在他们的试验中,在Ci65A中安装了9个聚苯乙烯标准参考薄片的试样,而在Q-Sun Xe-3-HS中安装了48个试样。每天测量颜色变化,并且记录 Delta b*的数值。均匀性用变异系数的+2倍来表示,变异系数为标准偏差除以平均值。
他们的试验显示了旋转式氙灯设备的均匀性范围从+3%到±13%.而平板式氙灯设备的均匀性范围从 ±3%到±8%。运行SAE J2527时. Ci65A的均匀性是±3%. Xe-3-HS的是±5%。
需要注意的是,均勻性值包含了標准參考材料本身的差異和測量誤差。
4性能基准

論證不同構造的氙燈老化設備能否産生相同的試驗環境條件,是運行以性能爲基礎的標准的第一步。下一個問題是如何比較不同設計結構的老化設備。一系列試驗試圖來探索這些不同的設計結構是否會影響測試結果。
克莱斯勒选择了37种材料,按照SAE J1960和J2527进行测试。每种样品测试2个重复试样,共148个试样。这些材料包括:ASA. PP/PA 化合物、ABS. SMC. PET. PP. PA. ASA/ABS共挤材料、TPO及钢板涂层。
该测试评估在巴斯夫汽车研发中心进行,该中心位于美国的 Southfield Ml。Southfield巴斯夫是 IS0 17025认证实验室,此认证包括符合SAE J1960和J2527标准的要求。
样品暴露总周期为2 500 KJ,每隔500 KJ对颜色和光泽进行评估。结果显示,对于大多数材料,平板式和转鼓式设备给出了可比较的结果,如图9和图10所示。有两种材料给出了不同的结果

當用儀器測量(顔色和光澤)時,大多數樣品顯示了相似的降解特性,而目測時個別樣品顯示了有差異的降解性能。這主要體現在一些塑料樣品表面出現的變形程度,平板式樣品架上樣品的變形比轉鼓式樣品架上樣品的變形更大、更明顯。
5系統修正

以性能爲基礎的第一輪測試的結果基本證明兩種設備可以産生相同的試驗環境條件。但是,有必要查清有些結果不完全一致的原因。因此,研究小組著手辨別這兩種老化設備的不同之處,列舉了一些可能導致試驗結果差異的原因。
首先研究了溫度。詳細檢查了黑板溫度計的結構和位置。轉鼓式試驗箱安裝了黑色塗層鋼板,平板試驗箱安裝了陽極氧化鋁黑板。這兩種類型的黑板都能精確地測量溫度,試驗發現,它們加熱和冷卻的速率不同。由于該研究的主要目的是使平板式試驗箱提供的結果與轉鼓式試驗箱的相似性(而不是考慮與戶外測試結果的相關性).因此,使用與轉鼓式結構相似的黑色塗層鋼板溫度探頭來改進平板式試驗箱。
接下來,研究小組開始設法研究個別樣品發生變化的情況。研究發現,樣品的實際條件有時與試驗箱控制器所顯示的條件是不相同的。
需要特別指出的是,在監控某一塑料的實際表面溫度時發現,它們比黑色塗層鋼板加熱更快,並且溫度可高于設定值20℃。爲了使平板試驗箱能像轉鼓試驗箱那樣作出反應,其箱體空氣溫度探頭的位置和相對濕度傳感器的位置被重新安置。
最后检查水喷淋系统。因为转鼓式设备仅有一个喷嘴,当样品以 1 r/min的速率转过喷嘴时,它们的实际喷淋时间每分钟仅有3—5 s。该系统中样品表面实际接受到的喷淋水很少,并且由于样品垂直放置,喷淋水会很快地从样板表面流失。
爲了模擬這種低潮濕的噴淋環境,必須修改平板試驗箱的實驗程序以減少噴水量。在試驗開始時,平板式試驗箱每分鍾持續噴淋20s作爲“噴淋時間”。因爲此設置既能較好模擬自然潮濕條件又能節省儀器運行成本,故被選做默認設置。
通過對一些易受潮濕和溫度影響的材料進行一系列的試驗,確認了爲模擬轉鼓式試驗箱的環境,在平板試驗箱的程序中,將噴淋時間調整到每分鍾內僅持續5s時間。
6性能基准一一第二輪測試

隨著對一些關鍵系統的徹底研究,並對一些參數作適當修正,進行了以性能爲基礎的另一輪測試。
應用了早期研究中使用的相同氙燈設備。新的試驗樣品包括12個樣品,包括上輪試驗使用的樣品及另外8種對溫度和濕度敏感的樣品。
除了在上一轮试验中有目测差异的涂层尼龙和ASA树脂,另外增加了两种Lurans材料和两种 Ultramids材料,这两种聚合物都具有高的导热系数。最后,增加了另外两种有涂层的钢板样品。
测试结果是明显的。对于样品,颜色和光泽的测量在第一轮测试和第二轮测试中保持相似。另外,在第一轮测试中呈现出差异的样品,在第二轮测试中显示的结果实际上是相同的(见图13和图 14)。值得注意的是,第一轮测试中的目测差异被消除了。
7結論

(1)某些材料的初輪測試結果顯示了一些差異。濕度和溫度參數的研究指出,是試驗箱設計的差畀導致了這些差異。這些設計上的差異是由于標准對曝露條件沒有進行精確描述造成的。
(2)一旦設計上的差異得以修改,則結果就會一致。
(3) 一系列的试验指出,现在以性能为基础的测试方法如果经过改进,对温度系统和水喷淋系统进行更精确的描述,那么这种测试方法将被大大改善。
(4)兩種在設計上存在很大差異的氙燈老化試驗箱(轉鼓試驗箱和平板試驗箱)對很多汽車外飾件材料給出了可比較的測試結果。這證明以性能爲基礎的測試標准確實有效。
(5)現在,天天看高清影视在线可以使用新型設計的實驗室老化試驗箱,並可以確信,如果標准制定適當,試驗箱生産商能夠證實其設備能精確控制關鍵測試參數,那麽無論使用什麽型號的氙燈試驗箱,使用者都能獲得好的試驗數據。
国际标准组织,如ISO. ASTM 和SAE的坚持测试标准必须以性能为基础的前瞻性政策是正确的。

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