汽车内外饰零部件失效分析
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目前汽车内外饰零件较多,由于材料本身结构或组分内部有易引起老化的弱点,如具有不饱和双键、支链、羰基、末端的羟基等等,在环境(光、热、遇水、氧气)等因素的作用下,极易产生光热老化现象,造成外观或者功能失效的情况。
汽车耐老化性能的充分验证需要对内、外饰零件的耐老化性能进行充分的验证、评价,评估汽车在使用过程中存在的较大质量风险。
测试方法:要选取合适的测试条件,以更好地反映、贴近实际的使用状态。
测试对象:不仅对材料进行耐老化测试,还要对零部件以及整车进行耐候性测试和评价。
综合试验方式:不仅进行室内的加速老化测试,还要开展户外暴晒试验,用户外曝晒试验结果校正室内加速试验方法的结果。
1、内饰失效
汽车内饰失效可能导致座椅不舒适、仪表盘和控制面板操作困难、音响系统故障、空调和暖风系统不正常、内部照明问题等,严重影响驾驶舒适性、安全性和驾驶乐趣,同时也降低车辆的整体价值和外观。本文以汽车内饰胶粘结中常见粘接失效现象为例,分析汽车门板失效现象及失效原因。
汽车内饰失效部件
(1)汽车内饰胶粘结中常见粘接失效部件
汽车内饰中用胶部位主要有:汽车顶棚、脚垫、座椅、仪表盘、门饰板、后备箱行李架、遮阳板及备胎盖板等。涉及的基材种类较多,诸如人造革、聚氨酯泡沫塑料、无纺布、玻纤、ABS、PP等。不同部位、不同基材、不同粘接工艺,所用的胶粘剂类型也不同。
汽车内饰部件
汽车内饰用材料
汽车内饰PP材料(来源网络)
(2)汽车门板组成及包覆工艺
汽车门板主要由骨架层、缓冲层、表面层组成,骨架主要由ABS塑料、ABS/TPV复合材料、改性TPR、改性PP等,缓冲层由PU泡棉、PP泡棉、PE泡棉、PVC泡棉、无纺布等组成,表层则是真皮、人造革、纺织面料等。涉及的工艺主要有真空吸塑、模塑热压、手工包覆等。
汽车门板部件(来源网络)
(4)常见粘接失效现象
①局部出现鼓包现象;
②开边现象;
③粘接强度出现异常降低。
车门内饰鼓包
(5)失效原因分析
①如PP、PE等低表面能基材未经过处理,以致粘接不牢,强度下降;
②胶液加入固化剂后,超出其使用时间;
③基材透气性不好时,胶液未完全干燥即开始粘接,导致内部水汽无法释放出来,样件受高温后,出现鼓包现象;
④温度、压力、压合时间达不到,导致粘接强度下降,边缘弹开;
⑥未按规定时间及时进行热活化粘接,以致长时间后,胶膜无法热活化或热活化不充分,以致粘接强度下降,出现异常。
2、外饰失效
汽车外饰失效可能引发车身漆面褪色、损伤、灯具问题等,不仅降低了车辆的外观美观,还影响了驾驶安全性,因为灯具问题可能降低夜间可见性。
汽车外饰失效部件
乘用车外饰零部件依据所处环境受阳光影响强烈程度不同,受光、热的影响情况也不相同,一般的零部件老化后性能会有如下改变。
①零部件表面:出现龟裂、粉化、变形、斑点、发白、起泡等影响产品外观质量的缺陷。
②物理性能改变:外饰材料发生降解和交连反应,将影响其本身的物理特性,造成分子排布发生变化,如不饱和键断裂。分子排布变化则会影响材料的密度、温度、熔点、溶解度、玻璃化温度、导热系数等。
③机械性能:材料会发生降解反应及交连反应,会影响其硬度、拉伸强度、剪切强度、悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量、弹性模量、表面涂层或者电镀层的附着力,造成漆面镀层剥离或者脱落
④电性能:内外饰材料发生降解反应和交联反应,导致其绝缘性能、介电常数、介质损耗和击穿电压等性能发生变化。
汽车外饰材料(来源网络)
3、汽车内、外饰件耐光老化性能的测试方法
目前,内外饰的整车开发进程会采用两种试验方案,即自然气候曝露老化法和人工老化加速试验,两种试验方法各有优点。
人工加速老化测试方法:重现性更好,周期更短,操作方便,根据受阳光影响的程度,安排试验的时间也不同,缺点是只能模拟有限的几个变量,不能完全复现汽车零部件在自然环境下的老化状况,有时候结果并不可靠。
自然暴晒老化试验方法:接近汽车使用的实际情况,可以模拟车辆在使用过程中的多种环境因素,试验结果比较可靠,但是试验周期过长,重现性较差,由于自然暴露可操作性差,时间长等缺点。
对于车企来说,项目进程压缩紧迫,自然暴露试验满足不了项目时间需求,所以多用人工加速老化试验对材料进行老化试验,目前人工老化试验设备中应用较为广泛的有氙弧灯和荧光紫外灯。
氙灯老化试验箱
氙弧灯的紫外线光谱和可见光谱与太阳光谱十分接近,是现有人工光源中最接近太阳光谱的,模拟性较好,故试验室多用氙弧灯给零件做老化试验。直接来自氙灯的辐射中含有大量短波紫外线,必须经过滤光器的过滤来模拟试验所需的光谱能量分布。
总而言之,汽车内外饰零部件失效分析是一项关键的任务,旨在检测和评估汽车内外部零部件的性能和可靠性,包括座椅、仪表盘、灯具、涂层系统等,以识别潜在的问题,确保汽车内外饰的安全性、舒适性和持久性,并提高整体车辆质量,确保汽车在其寿命内符合使用标准并满足客户期望。
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