Fiat - Modstandstest mod termiske cyklusser

Varmecyklusmodstandstesten, der er udviklet af Fiat Chrysler Automobiles (FCA) (nu Stellantis), en italiensk-amerikansk bilproducent, er en miljømæssig holdbarhedstest, der anvendes i bilindustrien til at evaluere, hvordan materialer, komponenter samt indvendige og udvendige dele modstår gentagne høje og lave temperaturændringer over tid. Denne test bruges ofte som reference i Fiat-materiale- og komponentspecifikationer for at verificere langsigtet termisk holdbarhed.

Bildele udsættes for kontinuerlig termisk udvidelse og sammentrækning gennem hele køretøjets levetid. En komponent kan blive udsat for:

• Kolde begyndelser på vinteren
• Sommersolen varmer op
• Termiske stød ved opvarmning, ventilation og klimaanlæg (HVAC)
• Motorrumstemperatur
• Gentagne parkerings- og solbelastningscyklusser

Test af termisk cyklisk modstand bekræfter, at gentagen termisk cykling ikke forårsager følgende:

• revner
• tilt
• Lagseparation
• Tab af vedhæftning
• Dimensionel ustabilitet
• Overfladeblegning
• Pakningsfejl
• Elektrisk fejl
• Reduceret mekanisk styrke

Test af modstandsdygtighed over for varmecyklusser er særligt vigtigt for:

instrumentpaneler

• interiør trim
• Limede komponenter
• Plasthuse
• Elektroniske moduler
• Malede dele
• Kompositmaterialer
• Områder for airbagudløsning
• Udendørs belysningssystemer

I princippet udsættes prøven under testen for ekstreme temperaturer, der ændrer sig gentagne gange i henhold til en defineret cyklus. En typisk termisk cyklus omfatter:

• Eksponering for lave temperaturer
• Overgangsperiode
• udsættelse for høj temperatur
• Valgfri fugtighedskontroltrin
• Tilbage til omgivende forhold

Gentagen udvidelse og sammentrækning skaber termomekaniske spændinger i materialet og ved grænsefladerne. Mens de præcise forhold varierer afhængigt af komponentspecifikationerne, omfatter almindelige Fiat-bilprogrammer for termisk cykling:

• Lav temperatur: Minus 30 grader til minus 40 grader
• Høj temperatur: +80 grader til +120 grader
• Antal cyklusser: 10-1000
• Ventetid: Mellem 30 minutter og 8 timer.
• Overgangshastighed: Kontrolleret eller naturlig.
• Fugtighed: Valgfrit
• Testvarighed: Fra et par dage til et par uger

Et forenklet eksempel er som følger:

• Trin et: Hold ved -40 grader i 2 timer.
• Andet trin: Hævning til +90 grader
• Tredje trin: Hold ved +90 grader i 2 timer.
• Fjerde trin: Tilbage til stuetemperatur.
• Trin fem: Gentag i 50 cyklusser.

De komponenter, der typisk evalueres, omfatter:

• Interne komponenter:
  • Instrumentpanelets komponenter
  • Dørpaneler
  • Centerkonsoller
  • Armlæn
  • Ventilationshuller
  • Dekorativ belægning
• Eksterne komponenter:
  • Spejlhuse
  • Lampesamlinger
  • Tamponer
  • riste
  • Sensordæksler
• Komponenter under motorhjelmen:
  • Stik
  • Kabelisolering
  • Væskeopbevaringstanke
  • Elektroniske styreenheder

De vigtigste fejltilstande, der er undersøgt, er som følger:

• Revnedannelse: Gentagen termisk belastning kan forårsage brud i stive plastmaterialer.
• Lagseparation: Flerlagsmaterialer kan separere på grund af deres forskellige termiske udvidelseskoefficienter.
• Limsvigt: Limede forbindelser kan svækkes efter cyklisk brug.
• Vridning: Dimensionsdeformation kan påvirke samlingstolerancer.
• Overfladefejl: Mulige observationer omfatter:
  • blærer
  • Ændring af lysstyrke
  • Hvidning
  • Tegn på kollaps
• Elektroniske fejl: Loddeforbindelser og printkort (PCB) kan svigte på grund af cyklisk udvidelse.

Moderne køretøjer anvender mange polymere og multimaterialesystemer med varierende termisk ekspansionsadfærd. For eksempel er materialebaseret termisk ekspansionsadfærd som følger:

• Stål: Lav ekspansion.
• ABS-plast: Højere ekspansion.
• Polypropylen: Meget høj ekspansion.
• Glasfiberkompositter: Retningsbestemt ekspansion

Når de er limet sammen, skaber termisk cykling interne spændinger. Hvis der ikke udføres verifikationstest,

• Der kan dannes hulrum i belægningen.
• Airbag-revnesting kan blive svagere.
• Elektroniske komponenter kan svigte for tidligt.
• Der kan forekomme støj og kliklyde.
• Vandtætheden kan være kompromitteret.

Efter testning undersøges komponenterne ud fra følgende perspektiver:

• Visuelle defekter
• Funktionel ydeevne
• Dimensionsstabilitet
• Vedhæftningsstyrke
• Mekanisk integritet
• Elektrisk kontinuitet
• uigennemtrængelighed

I mellemtiden kræver mange Fiat-specifikationer følgende:

• Der bør ikke være synlige revner.
• Permanent deformation bør ikke forsvinde.
• Der bør ikke være nogen funktionel forringelse.

Koncepter for varmecyklustestning er også inkluderet i følgende standarder:

• ISO 16750 Vejkøretøjer – Miljøforhold og prøvninger for elektrisk og elektronisk udstyr.
• J1455 Anbefalede miljømæssige fremgangsmåder for design af elektronisk udstyr i tunge køretøjer.
• IEC 60068-2-14 Miljøtest - Del 2-14: Test - Test N: Temperaturændring
• LV124 Elektriske og elektroniske komponenter i motorkøretøjer op til 3,5 tons - Generelle krav, testbetingelser og testmetoder.
• PV1200 Køretøjsdele - Holdbarhedstest for miljøcyklus (80 grader / -40 grader)
• GS 95024 Elektriske og elektroniske komponenter i motorkøretøjer - Miljøkrav og -test

Varmemodstand og varmecyklusmodstand er faktisk forskellige begreber. Varmemodstand refererer i bund og grund til følgende:

• Konstant høj temperatur
• Den evaluerer termisk stabilitet.
• Statisk eksponering
• Fokuseret på aldring

I modsætning hertil refererer varmecyklusmodstand til følgende:

• Gentagne temperaturændringer
• Den vurderer træthedsadfærd.
• Dynamisk eksponering
• Fokuseret på ekspansion/kontraktion.

Et materiale kan modstå konstant varme, men kan stadig svigte under gentagen termisk cyklisk træthed.

Test af varmecyklusmodstand anses for at være kritisk, fordi det simulerer års reel køretøjsdrift inden for en komprimeret laboratorietidsramme. Det hjælper producenter på følgende måder:

• Forudsigelse af langsigtet modstandsdygtighed
• Forbedring af materialevalg
• Verifikation af klæbesystemer
• Forebyggelse af garantikrav
• For at sikre passagerernes sikkerhed.
• Opretholdelse af dimensionsnøjagtighed
• Øget pålidelighed i globale klimaer

For Fiats kvalifikationsprogrammer betragtes termisk cykling som en grundlæggende verifikationstest af miljømæssig holdbarhed for både indvendige og udvendige bilkomponenter.

I mange år har vores organisation, med sit kompetente og erfarne team, forstået sine kunders behov, leveret de avancerede testtjenester, de har brug for, og hjulpet med etablering, implementering og forbedring af ledelsessystemer. Inden for denne ramme leverer vi også testtjenester til varmecyklusmodstand til virksomheder.