Fiat - Test odporności na cykle termiczne

Opracowany przez Fiat Chrysler Automobiles (FCA) (obecnie Stellantis), włosko-amerykańską firmę motoryzacyjną, test odporności na cykle termiczne to test trwałości środowiskowej stosowany w przemyśle motoryzacyjnym do oceny, jak materiały, komponenty oraz części wewnętrzne i zewnętrzne wytrzymują powtarzające się zmiany wysokich i niskich temperatur w czasie. Test ten jest często wykorzystywany jako punkt odniesienia w specyfikacjach materiałów i komponentów Fiata w celu weryfikacji długoterminowej trwałości termicznej.

Części samochodowe podlegają ciągłemu rozszerzaniu i kurczeniu termicznemu przez cały okres eksploatacji pojazdu. Komponent może być narażony na:

• Zimne początki zimy
• Letnie słońce rozgrzewa
• Szoki termiczne w systemach ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC)
• Temperatura w komorze silnika
• Powtarzające się cykle parkowania i ładowania słonecznego

Badanie odporności na cykle termiczne potwierdza, że ​​powtarzające się cykle termiczne nie powodują następujących efektów:

• Pękanie
• plandeka
• Separacja warstw
• Utrata przyczepności
• Niestabilność wymiarowa
• Wybielanie powierzchniowe
• Uszkodzenie uszczelki
• Usterka elektryczna
• Zmniejszona wytrzymałość mechaniczna

Badanie odporności na cykle termiczne jest szczególnie ważne w przypadku:

tablice przyrządów

• wykończenie wnętrza
• Elementy klejone
• Obudowy plastikowe
• Moduły elektroniczne
• Części malowane
• Materiały kompozytowe
• Obszary rozpalania poduszek powietrznych
• Systemy oświetlenia zewnętrznego

Zasadniczo podczas badania próbka jest wystawiana na działanie ekstremalnych temperatur, które zmieniają się wielokrotnie zgodnie z określonym cyklem. Typowy cykl termiczny obejmuje:

• Narażenie na niskie temperatury
• Okres przejściowy
• narażenie na wysoką temperaturę
• Opcjonalny stopień kontroli wilgotności
• Powrót do warunków otoczenia

Powtarzające się rozszerzanie i kurczenie powoduje naprężenia termomechaniczne w materiale i na stykach. Chociaż dokładne warunki różnią się w zależności od specyfikacji komponentów, typowe programy cykli termicznych stosowane w samochodach Fiat obejmują:

• Niska temperatura: od minus 30 stopni do minus 40 stopni
• Wysoka temperatura: +80 stopni do +120 stopni
• Liczba cykli: 10-1000
• Czas oczekiwania: od 30 minut do 8 godzin.
• Szybkość przejścia: kontrolowana lub naturalna.
• Wilgotność: Opcjonalnie
• Czas trwania testu: od kilku dni do kilku tygodni

Uproszczony przykład wygląda następująco:

• Krok pierwszy: Utrzymać temperaturę -40 stopni przez 2 godziny.
• Drugi krok: podniesienie do +90 stopni
• Krok trzeci: Utrzymaj temperaturę +90 stopni przez 2 godziny.
• Krok czwarty: powrót do temperatury otoczenia.
• Krok piąty: Powtórz 50 cykli.

Do elementów podlegających typowej ocenie zalicza się:

• Elementy wewnętrzne:
  • Elementy deski rozdzielczej
  • Panele drzwiowe
  • Konsole środkowe
  • Podłokietniki
  • Otwory wentylacyjne
  • Powłoka dekoracyjna
• Komponenty zewnętrzne:
  • Obudowy lusterek
  • Zespoły lamp
  • Tampony
  • kraty
  • Osłony czujników
• Elementy pod maską:
  • Łączniki
  • Izolacja kabla
  • Zbiorniki do magazynowania cieczy
  • Jednostki sterujące elektroniczne

Główne badane tryby awarii to:

• Pękanie: Powtarzające się naprężenia termiczne mogą powodować pęknięcia sztywnych tworzyw sztucznych.
• Separacja warstw: Materiały wielowarstwowe mogą się rozdzielać ze względu na ich różne współczynniki rozszerzalności cieplnej.
• Wadliwe klejenie: Połączenia klejone mogą ulec osłabieniu na skutek cyklicznego użytkowania.
• Odkształcenia: Deformacje wymiarowe mogą mieć wpływ na tolerancje montażu.
• Wady powierzchni: Możliwe do zaobserwowania wady obejmują:
  • pęcherze
  • Zmiana jasności
  • Bielenie
  • Znaki załamania
• Awarie elektroniczne: Połączenia lutowane i zespoły płytek drukowanych (PCB) mogą ulec uszkodzeniu z powodu cyklicznego rozszerzania.

Nowoczesne pojazdy zawierają wiele systemów polimerowych i wielomateriałowych o zróżnicowanych właściwościach rozszerzalności cieplnej. Na przykład, właściwości rozszerzalności cieplnej materiałów są następujące:

• Stal: Niska rozszerzalność.
• Tworzywo ABS: Większa rozszerzalność.
• Polipropylen: Bardzo duża rozszerzalność.
• Kompozyty z włókna szklanego: rozszerzalność kierunkowa

Po połączeniu, cykle termiczne powodują naprężenia wewnętrzne. Jeśli nie zostaną przeprowadzone testy weryfikacyjne,

• Mogą tworzyć się puste przestrzenie w powłoce.
• Szwy poduszek powietrznych mogą ulec osłabieniu.
• Podzespoły elektroniczne mogą ulec przedwczesnemu uszkodzeniu.
• Mogą występować hałasy i odgłosy klikania.
• Wodoodporność może być naruszona.

Po przeprowadzeniu testów komponenty są badane z następujących perspektyw:

• Wady wzroku
• Wydajność funkcjonalna
• Stabilność wymiarowa
• Siła przyczepności
• Integralność mechaniczna
• Ciągłość elektryczna
• nieprzemakalność

Tymczasem wiele specyfikacji Fiata wymaga spełnienia następujących wymagań:

• Nie powinno być widocznych pęknięć.
• Trwałe odkształcenie nie powinno zniknąć.
• Nie powinno być żadnych zaburzeń funkcjonalnych.

Koncepcje badań cyklu cieplnego zawarto również w następujących normach:

• ISO 16750 Pojazdy drogowe – Warunki środowiskowe i badania urządzeń elektrycznych i elektronicznych.
• J1455 Zalecane praktyki środowiskowe przy projektowaniu sprzętu elektronicznego w zastosowaniach w pojazdach ciężarowych.
• IEC 60068-2-14 Badania środowiskowe - Część 2-14: Badania - Badanie N: Zmiana temperatury
• LV124 Elementy elektryczne i elektroniczne w pojazdach samochodowych o masie całkowitej do 3,5 tony – Wymagania ogólne, warunki badań i metody badań.
• Części pojazdu PV1200 – test trwałości w cyklu środowiskowym (80 stopni / -40 stopni)
• GS 95024 Elementy elektryczne i elektroniczne w pojazdach mechanicznych – Wymagania i badania środowiskowe

Odporność na ciepło i odporność na cykle termiczne to w rzeczywistości dwa różne pojęcia. Zasadniczo odporność na ciepło odnosi się do następujących kwestii:

• Ciągle wysoka temperatura
• Ocenia stabilność termiczną.
• Ekspozycja na ładunki elektrostatyczne
• Skupiony na starzeniu się

Natomiast odporność na cykle cieplne odnosi się do następujących kwestii:

• Powtarzające się zmiany temperatury
• Ocenia zachowanie związane ze zmęczeniem.
• Dynamiczna ekspozycja
• Skupione na ekspansji/kurczeniu.

Materiał może wytrzymać stałe temperatury, ale mimo to może ulec zniszczeniu pod wpływem powtarzających się cykli termicznych.

Badanie odporności na cykle cieplne jest uważane za kluczowe, ponieważ symuluje lata rzeczywistej eksploatacji pojazdu w skróconym czasie laboratoryjnym. Pomaga producentom w następujący sposób:

• Prognozowanie długoterminowej odporności
• Poprawa doboru materiałów
• Weryfikacja systemów klejowych
• Zapobieganie roszczeniom gwarancyjnym
• Aby zapewnić bezpieczeństwo pasażerów.
• Zachowanie dokładności wymiarowej
• Zwiększanie niezawodności w globalnych klimatach

W programach kwalifikacyjnych Fiata cykle termiczne są uważane za podstawowy test weryfikujący trwałość środowiskową zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych komponentów samochodowych.

Nasza organizacja, z kompetentnym i doświadczonym zespołem, od wielu lat rozumie potrzeby klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe oraz pomagając we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie oferujemy również firmom usługi testowania odporności na cykle cieplne.