اختبار مقاومة فيات ضد الدورات الحرارية
طُوِّر اختبار مقاومة دورات الحرارة من قِبَل شركة فيات كرايسلر للسيارات (FCA) (التي تُعرف الآن باسم ستيلانتيس)، وهي شركة سيارات إيطالية أمريكية، وهو اختبار يُستخدم في صناعة السيارات لتقييم مدى تحمل المواد والمكونات والأجزاء الداخلية والخارجية للتغيرات المتكررة في درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة على مر الزمن. ويُستخدم هذا الاختبار بشكل متكرر كمرجع في مواصفات مواد ومكونات فيات للتحقق من المتانة الحرارية على المدى الطويل.
تتعرض قطع غيار السيارات لتمدد وانكماش حراري مستمر طوال عمر السيارة. قد يتعرض أحد المكونات لما يلي:
- بداية الشتاء الباردة
- دفء شمس الصيف
- الصدمات الحرارية الناتجة عن التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)
- درجات حرارة حجرة المحرك
- دورات متكررة لوقوف السيارات وتحميل الطاقة الشمسية
يؤكد اختبار مقاومة التغيرات الحرارية أن تكرار التغيرات الحرارية لا يسبب ما يلي:
- تكسير
- إمالة
- فصل الطبقات
- فقدان الالتصاق
- عدم استقرار الأبعاد
- تبييض الأسطح
- عطل في الحشية
- عطل كهربائي
- انخفاض القوة الميكانيكية
يُعد اختبار مقاومة التغيرات الحرارية ذا أهمية خاصة بالنسبة لما يلي:
لوحات العدادات
- ترتيب داخلي
- المكونات الملصقة
- علب بلاستيكية
- الوحدات الإلكترونية
- الأجزاء المطلية
- المواد المركبة
- مناطق انتشار الوسائد الهوائية
- أنظمة الإضاءة الخارجية
من حيث المبدأ، أثناء الاختبار، تُعرَّض العينة لدرجات حرارة قصوى تتغير بشكل متكرر وفقًا لدورة محددة. تتضمن الدورة الحرارية النموذجية ما يلي:
- التعرض لدرجات حرارة منخفضة
- فترة انتقالية
- التعرض لدرجات حرارة عالية
- مرحلة اختيارية للتحكم في الرطوبة
- العودة إلى الظروف المحيطة
يؤدي التمدد والانكماش المتكرر إلى توليد إجهادات حرارية ميكانيكية داخل المادة وعلى الأسطح البينية. وبينما تختلف الظروف الدقيقة تبعًا لمواصفات المكونات، تشمل برامج التدوير الحراري الشائعة في سيارات فيات ما يلي:
- درجة الحرارة المنخفضة: من -30 درجة إلى -40 درجة
- درجة الحرارة القصوى: من 80 درجة إلى 120 درجة
- عدد الدورات: 10-1000
- مدة الانتظار: ما بين 30 دقيقة و 8 ساعات.
- معدل الانتقال: مُتحكم به أو طبيعي.
- الرطوبة: اختيارية
- مدة الاختبار: من بضعة أيام إلى بضعة أسابيع
فيما يلي مثال مبسط:
- الخطوة الأولى: احتفظ بها عند درجة حرارة -40 درجة لمدة ساعتين.
- الخطوة الثانية: رفع درجة الحرارة إلى +90 درجة
- الخطوة الثالثة: الحفاظ على درجة حرارة +90 درجة لمدة ساعتين.
- الخطوة الرابعة: العودة إلى درجة حرارة الغرفة.
- الخطوة الخامسة: كرر ذلك لمدة 50 دورة.
تشمل المكونات التي يتم تقييمها عادةً ما يلي:
- المكونات الداخلية:
- مكونات لوحة العدادات
- ألواح الأبواب
- وحدات التحكم المركزية
- مساند الذراعين
- فتحات التهوية
- طلاء زخرفي
- المكونات الخارجية:
- أغطية المرايا
- مجموعات المصابيح
- سدادات قطنية
- شبكات
- أغطية المستشعرات
- المكونات الموجودة تحت غطاء المحرك:
- السحابات
- عزل الكابلات
- خزانات تخزين السوائل
- وحدات التحكم الإلكترونية
أما أنماط الفشل الرئيسية التي تم فحصها فهي كالتالي:
- التشقق: يمكن أن يتسبب الإجهاد الحراري المتكرر في حدوث كسور في المواد البلاستيكية الصلبة.
- فصل الطبقات: يمكن للمواد متعددة الطبقات أن تنفصل بسبب اختلاف معاملات التمدد الحراري الخاصة بها.
- فشل المادة اللاصقة: قد تضعف الوصلات الملصقة بعد الاستخدام المتكرر.
- التشوه: يمكن أن يؤثر التشوه البُعدي على دقة التجميع.
- عيوب السطح: تشمل الملاحظات المحتملة ما يلي:
- ظهور تقرحات
- تغيير السطوع
- تبييض
- علامات الانهيار
- الأعطال الإلكترونية: يمكن أن تفشل وصلات اللحام وتجميعات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بسبب التمدد الدوري.
تتضمن المركبات الحديثة العديد من الأنظمة البوليمرية والمتعددة المواد ذات سلوكيات تمدد حراري متفاوتة. على سبيل المثال، سلوكيات التمدد الحراري للمواد هي كما يلي:
- الفولاذ: تمدد منخفض.
- بلاستيك ABS: يتميز بتمدد أعلى.
- البولي بروبيلين: يتميز بتمدد حراري عالٍ جداً.
- مركبات الألياف الزجاجية: التمدد الاتجاهي
عند ربطها معًا، تُحدث دورات التغير الحراري إجهادات داخلية. إذا لم يتم إجراء اختبار التحقق،
- قد تتشكل فراغات في الطلاء.
- قد تضعف غرز تمزق الوسادة الهوائية.
- قد تتعطل المكونات الإلكترونية قبل الأوان.
- قد تحدث ضوضاء وأصوات طقطقة.
- قد تتأثر خاصية العزل المائي.
بعد الاختبار، يتم فحص المكونات من وجهات النظر التالية:
- العيوب البصرية
- الأداء الوظيفي
- الاستقرار الأبعاد
- قوة الالتصاق
- السلامة الميكانيكية
- الاستمرارية الكهربائية
- الكتامة
وفي الوقت نفسه، تتطلب العديد من مواصفات سيارات فيات ما يلي:
- يجب ألا تكون هناك تشققات مرئية.
- لا ينبغي أن يختفي التشوه الدائم.
- لا ينبغي أن يكون هناك أي قصور وظيفي.
تتضمن المعايير التالية أيضًا مفاهيم اختبار دورة الحرارة:
- ISO 16750 المركبات على الطرق - الظروف البيئية والاختبارات للمعدات الكهربائية والإلكترونية.
- J1455 الممارسات البيئية الموصى بها لتصميم المعدات الإلكترونية في تطبيقات المركبات الثقيلة.
- IEC 60068-2-14 الاختبارات البيئية - الجزء 2-14: الاختبارات - الاختبار N: تغير درجة الحرارة
- LV124 المكونات الكهربائية والإلكترونية في المركبات الآلية التي يصل وزنها إلى 3,5 طن - المتطلبات العامة وشروط الاختبار وطرق الاختبار.
- قطع غيار المركبات PV1200 - اختبار متانة الدورة البيئية (80 درجة / -40 درجة)
- GS 95024 المكونات الكهربائية والإلكترونية في المركبات الآلية - المتطلبات والاختبارات البيئية
مقاومة الحرارة ومقاومة دورات التسخين والتبريد مفهومان مختلفان. وتشير مقاومة الحرارة بشكل أساسي إلى ما يلي:
- درجة حرارة عالية باستمرار
- يقوم بتقييم الثبات الحراري.
- التعرض الساكن
- التركيز على الشيخوخة
في المقابل، تشير مقاومة دورة الحرارة إلى ما يلي:
- تغيرات متكررة في درجة الحرارة
- يقيس هذا الجهاز سلوك التعب.
- التعريض الديناميكي
- التركيز على التوسع/الانكماش.
يمكن للمادة أن تتحمل الحرارة المستمرة ولكنها قد تفشل مع ذلك تحت تأثير الإجهاد الحراري المتكرر.
يُعتبر اختبار مقاومة دورات الحرارة بالغ الأهمية لأنه يحاكي سنوات من خدمة المركبات الحقيقية ضمن إطار زمني مختبري مضغوط. وهو يُفيد المصنّعين بالطرق التالية:
- التنبؤ بالمرونة على المدى الطويل
- تحسين اختيار المواد
- التحقق من أنظمة اللصق
- منع مطالبات الضمان
- لضمان سلامة الركاب.
- الحفاظ على دقة الأبعاد
- زيادة الموثوقية في المناخات العالمية
بالنسبة لبرامج التأهيل الخاصة بشركة فيات، يعتبر التدوير الحراري اختبارًا أساسيًا للتحقق من المتانة البيئية لكل من المكونات الداخلية والخارجية للسيارات.
على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفريقها الكفؤ والمتمرس، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي يحتاجونها، والمساعدة في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضاً خدمات اختبار مقاومة دورات الحرارة للشركات.
