欢迎来到工业物理
咨询热线

400-878-1858

当前位置:首页  >  技术文章  >  工业物理应用方案 | 汽车工业物理性能检测

工业物理应用方案 | 汽车工业物理性能检测

更新时间:2020-08-03       点击次数:878

​汽车轻量化趋势,在保证汽车的强度和安全性能的前提下, 大限度降低汽车的整车重量,从而提高汽车的动力性并能够减少燃料消耗,进一步降低排气污染。 若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%; 汽车整车重量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升; 汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%。

新能源汽车迅猛发展,挪威、荷兰2025年实施禁售燃油车计划,印度、德国2030年 全面停止使用汽柴油车;法国、英国将在2040年之前禁止出售燃油车。 中国新能源汽车产业化目标:到2020年,纯电动汽车和插电式合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。

汽车轻量化的主要途径:

1. 提升整车结构强度,降低耗材用量;

2. 采用轻质材料,如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等;

3. 采用计算机进行结构设计,如采用有限元分析、局部加强设计等;

4. 采用承载式车身,减薄车身板料厚度等。

15850140316007505AGV.png

其中,当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。

针对汽车行业的各项检测主要有:

 

一、强度测试

(1)钣金材料拉伸试验:

现代汽车业应用大量高强度的钣金产品,对于节能环保的要求意味着更轻/更薄的材料的开发应用,这些材料的塑料变形、抗拉强度以及延伸率是评价这些产品的关键的机械性能指标。根据ISO 6892, ASTM E8以及GB/T 228等标准的要求进行测试。

1585014215109580AaSZ.png1585014237197127y0Rk.png

(2)复合材料层压板拉伸试验:

汽车行业面临轻量化和减排应用到各种新材料,其中碳纤维聚合物复合材料得到广泛应用且潜力巨大,汽车厂商们正在开发更低成本、更高的制造工艺的碳纤维和热塑性基材复合材料。

15850143351731435SjR.png

 

复合材料的开发需要测试在各种工作温度范围内的力学性能。在测试不同类型材料时,手动或气动式夹持解决方案能够提供快速试样定位装载和准对中,结合在环境箱内进行特定温度范围的测试,高精度的轴向引伸计和双轴引伸计可进行平均轴向和横向应变测试,另外还有非接触式的视频引伸计和激光引伸计被使用。根据ASTM D3039以及ISO 527-4等标准要求进行测试。(推荐型号:UTS DSTM-5KN

1585014435980257azsT.png

 

(3)悬架系统弹性元件检测:

汽车悬架系统中采用的弹性元件主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等几种结构形式。压缩试验评估材料和组件的强度性能,这种类型的测试可以确定材料的阻力以及在*的压缩力施加或保持一段确定的时间后恢复原有形变的能力。弯曲性能,则通常要进行一些弯曲试验,如三点或四点弯曲试验。

测试弹簧性能时,一些参数非常重要,例如弹簧刚度系数、弹簧负载、发生一定位移时的负载和负载一定载荷时发生的位移等。(推荐型号:UTS DFM-100KN

1585014985675174Rswa.png

(4)显示面板弯曲试验:

信息时代以及娱乐的需求,显示面板及屏幕在汽车上得到大量的使用,对于这些部件的高质量要求就需要研究其机械可靠性,为保证显示面板的使用寿命和可靠性,在实践中需要进行严格测试,弯曲试验是其中重要的一项指标。(推荐型号:UTS DSTM-2.5KN

1585015126917245lis7.png

(5)发动机及变速箱:

在汽车研发和生产中,发动机和变速器部件要求承受高温,温度较高接近材料熔点会导致失效,制造商需要对材料进行相应温度下测试至关重要。为了确定材料的高温性能,环境箱可以严格控制试验环境温度,配合多种引伸计获取材料机械性能。(推荐型号:UTS DFM- 100KN&环境试验箱

1585015328364527cZXl.png

(6)内饰纺织品:

汽车行业使用大量纺织品,汽车内饰美观越来越受重视。市场竞争激烈,促进了纺织品材料技术的进步。织带夹具适合测试安全带和其他类似织带的材料,材料无损的条件下有效地夹持试样,不发生打滑,不会导致过早失效。绳索和纱线夹具可将应力集中分散到一个较长的光滑表面,减少了绳索和纤维试样过早失效的几率。

1585015799922509sLqV.png

(7)座椅泡棉压缩试验:

汽车制造商主要将泡棉材料用于座椅。消费者会一直和这些材料接触,其材料特性直接影响消费者的用户体验。所以,制造商们对泡棉材料进行严格的测试,以确保其安全性、耐久性和舒适性。制造商进行各种测试,用以测定材料的性能,因为它们关系到长期的消费者舒适度要求。可参照ASTM D3574、ISO 2439、ISO 3386等测试标准。(推荐型号:UST DSTM-2.5KN

1585015895576915ScUB.png

(8)塑料拉伸/压缩试验:

塑料的多功能性使汽车设计师能够保持低成本的同时定制汽车内饰,现代制造使用大量的色彩和纹理为乘客创造美观的内部环境,优点是可以减轻重量和高振动阻尼,更环保。设计工程师应该意识到了解塑料拉伸性能是重要的,因为在开发解决方案时需要知道塑料的好处和潜在的风险。测试参照ASTM D638-14以及ISO 527等标准进行。(推荐型号:UST DSTM-5KN

1585016000950051hMSD.png

(9)轮胎橡胶拉伸/疲劳失效分析:

弹性体的延伸率是轮胎制造企业在检测轮胎使用行为的重要特性。 橡胶材料在拉伸测试过程中通常会显著地变薄,从而造成材料从夹具中挤出,导致打滑和无效的测试结果。然而,如果把样品夹得太紧,会导致钳口断裂与过早失效。

气动夹具非常适合用于测试橡胶、 塑料等试验力不超过 2 KN的相关材料,这是ASTM D412 ,ISO 37标准下的理想选择。一系列气动夹具使整个试验保持一个恒定的夹持力,可调节的进气压力能优化气压并防止打滑和钳口断裂。

1585016081910258y5Uo.png

视频/激光引伸计采用非接触式,非常适用于测试弹性体。不需要与试样接触,在高低温条件下进行试验时,可以测量环境箱内的应变。

1585016142607245e3ot.png

橡胶承受交变循环应力或应变时所引起的局部结构变化和内部缺陷的发展过程,称为橡胶的疲劳。在循环拉伸作用下,橡胶的性能和结构会发生变化,或产生破坏,这就是所谓的疲劳破坏。它使材料的力学性能下降,并终导致龟裂或*断裂。

橡胶产生疲劳的条件很多,例如,伸长或压缩;周期性的外力作用等。根据ASTM D4482(橡胶性能的标准测试方法-延伸循环疲劳)测试样品。(推荐型号: UTS FTF – 48

1585016211605458rOQx.png

 

二、泄漏测试

(1)制动钳组件的压力衰减泄漏测试 :

夹具设计用于制动钳组件置于密闭腔内加压,仪器的空气输入管线连接到腔体输入接口,按下“启动”按钮时,泄漏测试仪将自动对零件执行压力衰减泄漏测试。超出客户可接受的测试极限的压力衰减表明泄漏测试失败,启动红色指示灯和信息预警。(推荐设备:TME Solution)

1585016593899552Qh25.png

(2)制动器壳体的真空衰减测试:

汽车供应商生产制动器外壳,需要泄漏测试系统来对制动器壳体进行真空衰减泄漏测试,定制的测试系统,包括一个单端口泄漏测试仪和一个可以容纳被测零件和外部真空泵的测试夹具,夹具由可移动的测试平台组成,测试部件安装在中央基座上,通过在测试部件上施加手动夹紧压力,在壳体底部完成密封。

通过外部真空泵将壳体抽空到所需的真空水平,并进行测试。在延长的测试时间结束时(外部真空泵关闭期间),Solution泄漏测试仪将显示测试期间发生的真空衰减。 绿色的“通过”指示灯表示良好的部分,红色的“失败”指示灯指示泄漏的部分。(推荐设备:TME Solution)

1585016630188853e4Yb.png

(3)散热器管泄漏测试:

该测试需要80 psi的测试压力和快速的循环时间,以便跟上每小时370个单位的自动化生产。检漏仪将衰减曲线与其存储器中的参考值进行比较,并通过声音和视觉故障指示器识别泄漏的任何部件。在80psi下进行测试通常需要延长稳定时间,但使用内存参考曲线可以消除这一时间,从而可以实现5秒的循环时间,这将客户的整体测试时间缩短了一半。(推荐设备:TME Worker)

1585016686319953rpUV.png

(4)汽车反光板泄漏测试:

成对(左和右)的汽车反光板制造商需要同时泄露测试,每对反光板由焊接的前后面板组成,两者之间有微小的空隙。

真空泄漏测试系统的设计包括一个双端口真空腔测试仪和一个半自动测试夹具。 测试夹具由固定底座和两个定制机加工腔体和橡胶O形圈密封件组成,以符合测试项目的尺寸和形状。该测试在腔室内进行,使用真空在测试部件上产生压差并检测从测试部件到腔室的泄漏。如果来自部件的空气进入腔室,则腔室压力的增加表明泄漏。泄漏测试仪检测到这种空气泄漏(真空衰减),从而表明泄漏。(推荐设备:TME Solution)

1585016745692325RqRM.png

(5)成对EGR阀壳体上的同时压力衰减泄漏测试:

泄漏测试仪与定制设计的测试夹具配合使用。压力衰减泄漏测试在半自动测试夹具的两侧同时进行,该半自动测试夹具密封壳体出口,对壳体加压,并测试阀壳体内的压力衰减。

半自动夹具采用双手防扎系统设计,确保操作员安全。完成泄漏测试后,合格的零件会在夹具释放测试零件之前自动标记。除了成对的外壳组的并行测试之外,测试系统可编程以独立地测试一侧或另一侧。(推荐设备:TME Solution)

1585016772342990DhDH.png

 

三、油漆及表面腐蚀性测试

汽车漆也是涂料的一种。汽车喷上油漆涂料,不仅使车体表面形成一种保护膜,车身不容易被腐蚀、还可以延长汽车的使用寿命,更是给人一种美观的享受。不同的气车漆有不同的效果,选择不同的漆种、不同的颜色,可以展现出车的不同个性,因此,汽车漆对于汽车本身来说至关重要。

汽车漆与其他油漆不同,由于汽车本身价格昂贵,加之常年经历春夏秋冬的历练,对汽车漆的性能要求*,汽车漆不仅要做到漆膜具有良好的机械性能、丰满度好、光泽高,还要做到附着力好、硬度高、抗划伤能力强,同时更要具备*的耐候性、耐刮耐磨性、光泽持续性,和优良的耐汽油、耐酒精、耐酸、耐碱、耐盐雾等性能。

1585016980259424V4fZ.png

针对汽车油漆的各项检测主要有:

(1)汽车油漆硬度测试:

采用摆杆硬度、铅笔硬度等方法进行,汽车油漆表面光泽度测试,油漆涂装前表面污染评估需进行涂装表面盐分测试以及露点仪进行环境评估,汽车涂料耐磨性测试,附着力,膜厚及色差测试等。(推荐品牌:TQC Sheen)

1585017187266544reV4.png

(2)盐雾试验:

汽车零部件试验验证中常用到耐腐蚀性能验证手段。许多汽车零部件由金属构成,如车身、底盘、发动机等部分,还有很多金属涂覆层的部件,诸如车身漆面,电子电器,电镀零件,紧固件等。

盐雾测试是一种人造环境的加速耐腐蚀试验方法,原理是将一定浓度的盐水雾化,喷洒在密闭空间的恒温试验箱内。被测样品在箱内放置一段时间后,能够观察所测样件的变化,以评估其耐腐蚀性能。(推荐设备:C&W盐雾试验箱)

1585017371273472fPeU.png

在大自然环境中需要数年乃至更长时间的验证,通过盐雾试验,可以在几十至几百小时内就可以得到相似的试验效果。

 

四、其它检查和评价

(1)机油滤清器检测:

发动机工作过程中,金属磨屑、尘土、高温下被氧化的积碳和胶状沉淀物、水等不断混入润滑油。机油滤清器的作用就是滤掉这些机械杂质和胶质,保待润滑油的清洁,延长其使用期限。

机油滤清器卷封厚度和高度是产品检测的重要指标,采用切割取样等破坏性检测较为费时费力,SEAM 360采用360°扫描全检,避免单点检测的局限性,大大提高了检测效率并实现无损化检测。(推荐型号:Quality By Vision /SEAM 360)

1585017694701268hvq3.png

(2)塑料聚合物热变形评估:

热塑性聚合物等轻质材料可以实现减轻车辆重量,节约燃料消耗和生产成本。 汽车内饰中仪表板,座椅,内饰,风扇和护罩等零部件都需要对其各项性能如舒适度,尺寸和强度进行评估。

材料的耐热性能是其中一项重要指标,尤其在夏季使用汽车,汽车内饰如仪表盘和内饰板等面临高温炙烤, 采用经过严格测试的零部件材料,避免在使用中发生变形和损坏。(推荐型号:Ray/Ran MFR 200, 6 Station HDT/Vicat)

1585017778893359fldv.png

1585017922879475bG8n.png

HVT测试系统根据ASTM和ISO标准进行热变形温度(HDT)和维卡软化温度(VST)测试。 将聚合物样品浸入一个液浴中,在该液浴中温度以特定速率(120℃/ h或50℃/ h)均匀升高。 预设的载荷或应力施加到样品上,测量显示设定挠度(HDT测试)或穿透(VST测试)的温度。 在测试中获得较高的HDT和VST值,说明该材料适合高温应用,成为汽车应用的首/选材料。 HDT和VST测试结果还提供了聚合物表面性质的信息, 通过HDT或VST测试确定的温度更高的温度下,可以预测到聚合物样品会发生永/久变形,从而产生进一步的表面缺陷。

 

(3)汽车锂电池隔膜测试:

电池隔膜是锂离子电池非常重要的组成部分,可以有效防止电池中正、负极短路,并在充放电过程中提供离子运输通道的作用。电池隔膜性能的优劣直接决定电池的界面结构内阻,从而影响到电池的容量、循环性能、充放电电流密度等等关键特性。

1585018228280504u6OD.png

电池隔膜材料的透气量、拉伸强度、抗穿刺性、厚度等重要指标需要进行严格的检测。(推荐型号:UTS DSTM-5KN;Systech 8100;Buchel 49-56)相关仪器:万能试验机、密封性测试仪、光泽度仪、膜厚仪、耐摩擦仪、附着力仪、色差仪、热维卡、透氧仪、卷封测试仪、测厚仪。

 

1585018651512595oGJP.png

United Testing Systems, Ray-Ran隶属工业物理材料测试事业部

Industrial Physics 工业物理

 

联系方式

邮箱:yyang@industrialphysics.com

地址:上海市浦东新区盛荣路88弄1号楼803室

咨询热线

400-878-1858

(周一至周日9:00- 19:00)

在线咨询
  • 微信公众号

  • 移动端浏览

Copyright©2024 工业物理 All Right Reserved    备案号:沪ICP备18000532号-2    sitemap.xml
技术支持:化工仪器网    管理登陆