ipdp箱试验及tnr测试系统

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1、I P D P 箱试验及T N R 测试系统 广州电器科学研究院气候试验中心江鲁 摘要：汽车内饰件需要一个试验模拟其在具体使用过程中的自然条件，以便试验者 观察汽车内饰件在老化过程中的性能变化。IP f l D P 箱试验就是这样的一个试验。 IP f l D P 箱试验最先由美国通用汽车公司设计使用。广州电器科学研究院气候试验中心 于2 0 0 2 年开始实施IP f l D P 箱试验，并于2 0 0 3 年三月正式投入运行。经过1 年多的具体 操作，IP D P 箱试验取得了令人满意的结果。本文介绍广州电器科学研究院气候试验 中心在这方面的工作。 。一为什么要用I P D P 箱作试验?

2、 二I P D P 箱及棚关标准； 三I P D P 箱试验在广州电器科学研究院气候试验I f l 心； 四我们如何作I P D P 箱试验。 一为什么要用I P D P 箱作试验? ( _ ) 影响材料老化的三个主要因素 1 日光辐射：日光辐射影响所有在自然暴露下的材料的老化程度。不管这种材料璃板。 是直接暴露在阳光下，还是问接暴露在阳光下，如在阳光与被照射材料之间有一块玻 2 温度：在阳光照射下的物体材料，会吸收光辐射能量转变为热量，物体材料会 发热，若来不及散发就会使物体材料本身温度升高。物体材料本身温度升高的幅度 由其所接受的辐射量、材料本身的热容量、周围环境散热条件等囚素决定。物体材

3、 料本身的温度会影响日光辐射所产生的效应。一般而言，物体材料的光化学反应总是 随着温度的升高而加速。一个经验估计是：当物体材料本身的温度每升高1 0 时，光 化学反应速度会翻倍。同时，在处于较高温度时，还会伴随着物体材料的热化学反 应，而这种热化学反应在物体材料本身温度较低时不会发生或反应速度很慢。 3 水分( 湿度) ：水是我们生活环境中随处可见的一种物质。它以各种形式存在。 人们使用的各种各样的材料都会暴露在它的作用下，尤其是户外使用的物质材 料。水分( 湿度) 影响材料的所产生的效应有两种：a 物理效应：材料吸收水分时 膨胀，材料干燥时析出水分导致收缩，从而引发材料内部应力的产生；另外雨

4、水会 冲刷材料表面，因蒸发迅速地冷却材料表面等都会使材料的使用性能下降；b 化学 效应：水分直接参与了材料的降解过程，从而使材料老化。 影响汽车内饰件老化的主要囚素 1 日光辐射：汽车内饰件在工作时接受到的光辐射是问接光辐射太阳光线需穿 过汽车所使用的玻璃才能照到汽车内饰件表面上。在此过程中，阳光辐射部分被反 射，部分被玻璃本身吸收，剩下的部分才会对汽车内饰件的老化产生影响。汽车采 用的玻璃类型不同，内饰件在汽车中的位置，甚至方位，都会使汽车内饰件所接受 到的光辐射不同光谱分布、光辐射强度等不同。参见图I ：几种汽车玻璃光谱的传导 率。参见图2 ：5 。、2 3 。、4 5 。安装角时光辐射强

5、度分布图。 2 温度：汽车内饰件安装在汽车内部，多数时间处在一个相对封闭的空问内， 囚此外部环境气候因素并不直接作用于汽车内饰件上。但这并不等于汽车内饰件工 3 6 P R O C E E D I N G S 1 2 0 0 4 作环境如人们所想象得那样好。经验和试验均表明：汽车在某些情况下，如在露天 停车场或在高速公路上抛锚，当烈日当头，而车门又紧闭( 空调没启动) 时，不用 多长时间，车内空气温度会可能达至- I J 6 5 7 0 。车前部仪表板某处的表面温度更会 超过1 0 0 。图3 显示了汽车各部位上的零件在高温环境条件( 户外) 下的温度。表1 显示了某汽车在海南气候条件下仪表板

6、某处的最高温度和最低温度。 3 水分：水分不是汽车内饰件老化的主要因素。汽车内饰件一般不会直接受到 自然气候中雨水的影响，汽车内部空气中的绝对含湿量也不会变化很大，相对湿度 不会很高。因此在影响汽车内饰件老化的因素中，水分是一个相对次要的因素。 同其它使用条件下的材料一样，汽车内饰件在主要影响因素光和热的作用下将发 生老化功能退化现象，如常见的有：起泡、裂纹、收缩、变形、分层、颜色和光泽 变化等，这些功能退化现象轻则影响外观，重则能影响汽车的使用。 如何在汽车内饰件安装到整车上之前( 交付客户使用之前) 就能使汽车生产者对 这些汽车内饰件的性能在使用中将要产生的变化做到心中有数? 最可行的办法

7、还是 对这些汽车内饰件事先做一做有针对性的试验。I P D P 箱试验就是这样的一种试验。 二I P D P 符试验及相关标准 ( - ) I P D P 箱介绍 I P D P 是英文I n s t r u m e n tP a n e l D o o rP a n e l 四个单词的第一个字母的组合。四个单 词I n s t r u m e n tP a n e l D o o rP a n e l 的中文意思是：仪表板和门板。I P D P 箱专指汽车仪表 板、门板等内饰件作试验用的玻璃箱。I P D P 箱最先由美国通用汽车公司设计推出用 于汽车内饰件的自然老化试验，并形成了相应的企业

8、标准。随后该试验方法为其它 汽车生产企业所仿效。如美国福特汽车公司、德国大众汽车公司等都有相类似的标 准，尽管各汽车生产企业该试验的一些参数、些试验条件有所变化，但试验形式 基本相同。目前，美国A T L A S 气候服务集团在佛罗里达暴露场和亚利桑那暴露场均 有I P D P 箱试验，但该试验主要集中在亚利桑那暴露场进行。 I P D P 箱的主要设计依据是：美国通用汽车公司标准G M 9 5 38 P 和G M W 3 4 l7 。这两 各标准规定了I P D P 箱的设计要求、类型、功能及使用条件。 I P D P 箱分类、玻璃类型、温度控制和试验周期 图2 5 。，1 9 。，4 5

9、。太阳辐射量分布图( 2 0 0 4 年5 月海南琼海) 3 7 P R O C E E D I N G S 1 2 0 0 4 囝I 几种汽车玻璃的透过辜引自A t l 瞄臀e a t h e r i a g 钿id e b o o k ， 表1 汽车内饰件试验温度表 3 8 P R O C E E D I N G S 1 2 0 0 4 ( 1 ) I P D P 箱分类 固定式与太阳跟踪式： 固定式：I P D P 箱箱体在具体试验时固定，朝向赤道，暴露角4 5 。； 太阳跟踪式：I P D P 箱玻璃受光面再试验时始终面向太阳，以便接受更多的太阳 辐射。试验表明：固定式与太阳跟踪式I

10、P D P 箱所接受的太阳辐射量累计数之比在一 年之内达l ：1 6 以上，而且箱内黑板温度太阳跟踪式要比固定式高。 箱内加湿式与非加湿式： 两者的区别在于箱内是否有加湿水盘。 自然冷却式与风机冷却式： 自然冷却式I P D P 箱在试验时箱内温度升高时靠自然通风冷却，此时外部气候会 影响箱内气氛；而风机冷却式由风机使箱内空气循环达到冷却试验样品的目的。 标准型与非标准型： 标准型I P D P 箱按G M 9 5 3 8 P 技术要求设计制作；非标准型I P D P 箱按客户要求设计 制作。非标准型I P D P 箱一般用于新产品开发，新项目研制。 ( 2 ) 玻璃类型 透明回火玻璃，厚(

11、3 0 O 5 ) m m ； 层压玻璃( 夹层玻璃) ，厚( 5 8 o 5 ) m m ； 客户指定的其它玻璃。 ( 3 ) 温度控制：指有无黑板温度高温限制。 无黑板温度高温限制； 黑板温度高温限制7 7 ； 黑板温度高温限制8 5 ； 黑板温度高温限制9 3 ； 黑板温度高温限制1 0 2 ； 黑板温度高温限制1 1 0 C 。 ( 4 ) I P D P 箱汽车内饰件老化试验周期的控制方式 试验周期由时间( 日期) 控制； 试验周期由累计太阳辐射量控制； 试验周期由S A S R 兰利( 1 y ) 控制； S A S R 指S e a s o n a l l yA d j u s

12、t e dS o l a rR a d i a t i o n ，中文意思是：季节性调节太阳辐射 量。它以兰利( 1 v ) 计量太阳辐射量，并需用一调节系数按季节调节该季节的太阳辐 射量。G M 9 5 3 8 P 标准给出了两个地点的S A S R 调节系数值。采用S A S R 兰利( 1 y ) 控制 的意义是：样品受到太阳辐射作用时，在太阳辐射所产生的效应中，考虑了样品本 身温度的作用。试验样品无论在一年当中哪个季节投入试验，只要累计的S A S R 兰利 ( 1 v ) 值一致，试验结果就具有较好的可比性。 ， 3 9 1 ，R O C 咖N 1 2 0 0 4 试验周期由T N

13、R 兰利( 1 y ) 控制。 T N R 指T e m p e r a t u r eN o r m a l i z e dR a d i a t i o n ，中文意思是：温度校正( 调节) 辐射 量。实际上，T N R 兰利( 1 y ) 控制与S A S R 兰利( 1 y ) 控制一样，样品受到太阳辐射 作用时，在太阳辐射所产生的效应中，考虑到了样品本身温度的作用。它是一种计 量汽车内饰件样品老化试验周期的方法，其单位也是兰利( 1 y ) 。T N R 兰利( 1 y ) 控 制是I P D P 箱试验最近几年才采用的一种方法，它出现在G M W 3 4 1 7 标准中。 S A

14、S R 兰利( 1 y ) 控制和T N R 兰利( 1 y ) 控制中都提到兰利( 1 y ) 。兰利( 1 y ) 是太阳辐射量强度单位。1 兰利( 1 y ) 是每平方厘米被辐射面积上接受到的1 克卡能 量( 辐射量) ，即 1 兰利( 1 y ) = l c a l c m2 = 4 1 8 4 J c m 2 三I P D P 箱试验在广州电器科学研究院气候试验中心 1 I P D P 箱在海南暴露场 广州电器科学研究院气候试验中心于2 0 0 2 年开始试制I P D P 箱，经过近一年的摸 索和反复试制，在2 0 0 3 年3 月将首批5 台I P D P 箱安装在广州电器科学研

15、究院气候试验 中心海南暴露场。在试制I P D P 箱期间和之后的试验过程中，气候试验中心一直得到 了美国A T L A S 气候试验服务集团有关专家在技术上的指导和帮助。2 0 0 3 年2 月气候试 验中心曾有五人赴美国A T L A S 参观培训，实地考察，其中就有I P D P 箱试验内容。美 国A T L A S 技术专家于2 0 0 3 年l o 月亲临海南暴露场，就I P D P 箱试验专门举行了讲座， 对气候试验中心相关( 试制和试验) 人员进试验样品行培训。美国A T L A s 技术专 家对气候试验中心制作的I P D P 箱给予了充分的肯定，同时指出了I P D P 箱试

16、制和试 验方面的不足，为气候试验中心完善I P D P 箱制作和海南暴露场试验提出了积极的建 议，如黑板温度传感器的制作，循环风路的设计等。 目前，海南暴露场共安装了1 2 台I P D P 箱，均为固定式；风机循环冷却；玻璃 类型两种：汽车回火玻璃和夹层玻璃；可进行各种黑板温度极限值的设置；装有超 温保护机构。气候试验中心于2 0 0 4 年4 月为I P D P 箱设计配置了T N R 测试系统。 至今为止，海南暴露场I P D P 箱已进行了3 批汽车内饰件自然老化试验，都得到 了较为满意的结果。 2 T N R 控制系统的原理 T N R ，如前面所说按字面翻译为温度校正( 调节) 辐射量，而确切的意思是 I P D P 箱内的黑板温度校正( 调节) 太阳辐射量。 计算公式： T N R = ER * e 1 3 6 4 3 。【5 0 0 0