汽車(chē)產(chǎn)品在我國(guó)典型干熱環(huán)境下的自然暴露試驗(yàn)研究

王 俊，張曉東，揭敢新，江 魯

（中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公 司 工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510663）

汽車(chē)產(chǎn)品在我國(guó)典型干熱環(huán)境下的自然暴露試驗(yàn)研究

王 俊，張曉東，揭敢新，江 魯

（中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公 司 工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510663）

對(duì)吐魯番地區(qū)的干熱特殊氣候環(huán)境特征進(jìn)行了分析，并開(kāi)展部分樣品在吐魯番地區(qū)的自然暴露試驗(yàn)，研究其變化趨勢(shì)，為進(jìn)一步應(yīng)用吐魯番干熱自然暴露試驗(yàn)場(chǎng)開(kāi)展產(chǎn)品干熱環(huán)境耐候性試驗(yàn)提供依據(jù)。

干熱氣候環(huán)境；老化；自然暴露試驗(yàn)；耐候性；環(huán)境嚴(yán)酷度

前言

自然暴露試驗(yàn)從起源至今已有170多年，目前仍是檢驗(yàn)材料或產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性最直接最可靠的方法。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視并大力建設(shè)自然暴露試驗(yàn)場(chǎng)[1,2]，美國(guó)建有世界上最大規(guī)模的佛羅里達(dá)邁阿密濕熱自然環(huán)境試驗(yàn)基準(zhǔn)站（占地10萬(wàn)m2）和亞利桑那鳳凰城干熱自然環(huán)境試驗(yàn)基準(zhǔn)站（占地15萬(wàn)m2），對(duì)汽車(chē)、工程機(jī)械、光伏等裝備進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，每年開(kāi)展試驗(yàn)的樣品達(dá)100萬(wàn)件以上，并基于這兩個(gè)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)制訂裝備、部件和材料環(huán)境試驗(yàn)與技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)自然暴露試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)工作與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在場(chǎng)地規(guī)模、試驗(yàn)?zāi)芰?、?guī)范化管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累等方面還有一定的差距，特別是與國(guó)際對(duì)標(biāo)的干熱試驗(yàn)基準(zhǔn)站建設(shè)工作更是起步較晚。2013年，中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司與新疆吐魯番自然環(huán)境試驗(yàn)研究中心合作共建的規(guī)劃面積達(dá)10萬(wàn)m2的吐魯番干熱試驗(yàn)站已經(jīng)完成首期2萬(wàn)m2建設(shè)任務(wù)并正式投入使用，這對(duì)提高我國(guó)重點(diǎn)實(shí)物產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性研究水平具有重要推動(dòng)作用。

本文對(duì)吐魯番干熱氣候狀況與世界其他主要干熱地區(qū)氣候狀況進(jìn)行了比較，并對(duì)一些典型產(chǎn)品在吐魯番干熱試驗(yàn)場(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，總結(jié)了試驗(yàn)樣品宏觀性能變化規(guī)律。下一步將繼續(xù)開(kāi)展吐魯番氣候?qū)υ囼?yàn)樣品微觀性能的影響研究及與國(guó)外干熱環(huán)境的比對(duì)研究工作。

1 吐魯番氣候環(huán)境特征

圖1（a）、（b）、（c）展示了吐魯番地區(qū)1年當(dāng)中日均最高氣溫、日均最低氣溫以及月平均降雨量變化情況及其與美國(guó)鳳凰城、沙特利雅得兩地的差異。可以看出，吐魯番的氣候具有特殊性，4-8月份氣溫?cái)?shù)據(jù)與國(guó)外一些典型自然暴露試驗(yàn)場(chǎng)氣溫?cái)?shù)據(jù)接近，但其余月份氣溫則會(huì)低很多，具有全年溫差大的特點(diǎn)；全年降雨總量稀少，只有16 mm左右，屬于極度干熱環(huán)境，而鳳凰城年降雨總量接近200 mm，利雅得的年降雨總量也有100 mm左右。

圖1 吐魯番日均最高氣溫和最低氣溫、月平均降水總量變化趨勢(shì)

2 材料直接暴露試驗(yàn)

圖2展示了2015年7月份開(kāi)始投樣的PS標(biāo)準(zhǔn)色板在吐魯番開(kāi)展直接暴露試驗(yàn)的黃色指數(shù)變化趨勢(shì)。PS材料具有易老化的特點(diǎn)，通常用作評(píng)價(jià)某地區(qū)短期環(huán)境嚴(yán)酷度的標(biāo)準(zhǔn)材料[3]。由圖2可以看出，PS材料投樣后的前兩個(gè)月（7、8月份）由于輻照強(qiáng)、氣溫高，黃色指數(shù)變化較快，直到第二年的2、3月份，黃色指數(shù)增加都較為平緩，之后增加的速度又明顯加快。

3 IP/DP箱暴露試驗(yàn)

圖2 PS樣品吐魯番自然暴露試驗(yàn)黃色指數(shù)變化

圖3 IP/DP箱自然暴露試驗(yàn)

IP/DP箱試驗(yàn)是汽車(chē)內(nèi)飾部件或材料經(jīng)常采用的一種自然加速暴露試驗(yàn)方法（見(jiàn)圖3），試驗(yàn)箱體具有保溫和當(dāng)試驗(yàn)溫度超過(guò)最高限溫時(shí)自動(dòng)遮擋太陽(yáng)光降低箱體內(nèi)溫度作用[4]。圖4為汽車(chē)儀表板（PP材料）在吐魯番的試驗(yàn)情況及與海南同時(shí)期試驗(yàn)樣品的比對(duì)情況。可以看出：

1）最高限溫提高，儀表板老化加速；

2）同樣條件下，吐魯番地區(qū)試驗(yàn)樣品IP/DP箱試驗(yàn)樣品老化速度高于海南地區(qū)，這說(shuō)明IP/DP試驗(yàn)箱的保溫作用彌補(bǔ)了吐魯番冬、春季氣溫較低的不足。

圖4 PP樣品吐魯番IP/DP箱試驗(yàn)色差變化

圖5 汽車(chē)整車(chē)吐魯番自然暴露試驗(yàn)失效趨勢(shì)

4 整車(chē)自然暴露試驗(yàn)

圖5展示了2015年9月中旬投試的某乘用車(chē)整車(chē)在不同階段的新增失效數(shù)量情況，該試驗(yàn)依據(jù)QC/T 728-2005標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展[4]，每?jī)蓚€(gè)月對(duì)汽車(chē)整車(chē)進(jìn)行一次全面的外觀和性能檢查，檢查過(guò)程中任何可察覺(jué)的變化或變化發(fā)展均記作1次失效?？梢钥闯觯瑥拈_(kāi)始投樣到第2年的1、2月份，整車(chē)基本上沒(méi)有可察覺(jué)的外觀或性能變化，但隨著試驗(yàn)的繼續(xù)及大氣溫度升高，之后各個(gè)檢查階段的新增失效數(shù)量逐漸增多。

5 結(jié)語(yǔ)

1）吐魯番氣候與國(guó)外典型干熱氣候相比具有特殊性；

2）初步研究表明，吐魯番夏季高溫強(qiáng)輻照氣候?qū)υ囼?yàn)樣品宏觀性能（如黃色指數(shù)、色差、外觀等）影響最為明顯；

3）吐魯番全年氣候?qū)悠肺⒂^性能變化影響研究及全球比對(duì)工作有待進(jìn)一步開(kāi)展。

[1] 陸啟凱,揭敢新,王俊,等. 汽車(chē)氣候老化試驗(yàn)技術(shù)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社, 2010.

[2] 閆杰,劉麗紅,紀(jì)春陽(yáng),等. 國(guó)內(nèi)外自然大氣環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展[J]. 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào), 2009, 29(1):69-75.

[3] JB/T 11800-2014 , 機(jī)械產(chǎn)品環(huán)境條件 大氣環(huán)境嚴(yán)酷度分級(jí)[S].

[4] 馬堅(jiān),揭敢新,劉強(qiáng),等. 汽車(chē)氣候老化應(yīng)用技術(shù)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社, 2013.

[5] QC/T 728-2005, 汽車(chē)整車(chē)大氣暴露試驗(yàn)方法[S].

王?。?978.10-），男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事材料老化、汽車(chē)耐候研究。

Research on Outdoor Exposure Test for Automobile Products in Typical Arid Climate in China

WANG Jun, ZHANG Xiao-dong, JIE Gan-xin, JIANG Lu
(State Key Laboratory of Environmental Adaptability for Industrial Products, China National Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663)

This paper analyzes the environmental characteristics of arid climate in Turpan area. The outdoor exposure test for several automobiles samples in this area is carried out, in order to study its variation tendency. This research can provide the basis for the weather-resistant test for these products in arid outdoor exposure testing site in Turpan.

arid climate; weathering; outdoor exposure test; weather-resistance; environment severity index

U465.4

A

1004-7204（2017）02-0031-03