Fiat - Skúška odolnosti voči tepelným cyklom

Test odolnosti voči tepelným cyklom, ktorý vyvinula taliansko-americká automobilová spoločnosť Fiat Chrysler Automobiles (FCA) (dnes Stellantis), je test environmentálnej trvanlivosti používaný v automobilovom priemysle na vyhodnotenie toho, ako materiály, komponenty a vnútorné a vonkajšie diely odolávajú opakovaným zmenám vysokých a nízkych teplôt v priebehu času. Tento test sa často používa ako referencia v špecifikáciách materiálov a komponentov spoločnosti Fiat na overenie dlhodobej tepelnej trvanlivosti.

Automobilové diely sú počas celej životnosti vozidla vystavené neustálej tepelnej rozťažnosti a zmršťovaniu. Súčiastka môže byť vystavená:

• Chladné začiatky zimy
• Letné otepľovanie slnkom
• Tepelné šoky v systémoch vykurovania, vetrania a klimatizácie (HVAC)
• Teplota motorového priestoru
• Opakované cykly parkovania a solárneho zaťaženia

Testovanie odolnosti voči tepelným cyklom potvrdzuje, že opakované tepelné cykly nespôsobujú nasledujúce:

• praskanie
• náklon
• Oddelenie vrstiev
• Strata priľnavosti
• Rozmerová nestabilita
• Povrchové bielenie
• Porucha tesnenia
• Elektrická porucha
• Znížená mechanická pevnosť

Testovanie odolnosti voči teplotným cyklom je obzvlášť dôležité pre:

prístrojové dosky

• Vnútorné obloženie
• Lepené komponenty
• Plastové kryty
• Elektronické moduly
• Lakované časti
• Kompozitné materiály
• Oblasti rozvinutia airbagov
• Vonkajšie osvetľovacie systémy

V zásade je počas testovania vzorka vystavená extrémnym teplotám, ktoré sa opakovane menia podľa definovaného cyklu. Typický tepelný cyklus zahŕňa:

• Vystavenie nízkym teplotám
• Prechodné obdobie
• Vystavenie vysokej teplote
• Voliteľná fáza regulácie vlhkosti
• Návrat k okolitým podmienkam

Opakované rozťahovanie a sťahovanie vytvára termomechanické napätia v materiáli a na rozhraniach. Hoci presné podmienky sa líšia v závislosti od špecifikácií komponentov, bežné programy tepelného cyklovania pre automobily Fiat zahŕňajú:

• Nízka teplota: mínus 30 stupňov až mínus 40 stupňov
• Vysoká teplota: +80 stupňov až +120 stupňov
• Počet cyklov: 10 – 1000
• Čakacia doba: 30 minút až 8 hodín.
• Rýchlosť prechodu: Kontrolovaná alebo prirodzená.
• Vlhkosť: Voliteľné
• Trvanie testu: Od niekoľkých dní do niekoľkých týždňov

Zjednodušený príklad je nasledovný:

• Prvý krok: Držte pri teplote -40 stupňov po dobu 2 hodín.
• Druhý krok: Zdvihnutie na +90 stupňov
• Tretí krok: Držte pri teplote +90 stupňov po dobu 2 hodín.
• Štvrtý krok: Návrat na okolitú teplotu.
• Piaty krok: Opakujte 50 cyklov.

Medzi typicky hodnotené komponenty patria:

• Vnútorné komponenty:
  • Komponenty prístrojovej dosky
  • Dverové panely
  • Stredové konzoly
  • Lakťové opierky
  • Vetracie otvory
  • Dekoratívny náter
• Externé komponenty:
  • Kryty zrkadiel
  • Zostavy žiaroviek
  • Tampóny
  • rošty
  • Kryty senzorov
• Komponenty pod kapotou:
  • spojovací materiál
  • Izolácia kábla
  • Nádrže na skladovanie kvapalín
  • Elektronické riadiace jednotky

Hlavné skúmané režimy zlyhania sú nasledovné:

• Praskanie: Opakované tepelné namáhanie môže spôsobiť praskliny v tuhých plastoch.
• Oddelenie vrstiev: Viacvrstvové materiály sa môžu oddeliť v dôsledku svojich rôznych koeficientov tepelnej rozťažnosti.
• Zlyhanie lepidla: Lepené spoje sa môžu po cyklickom používaní oslabiť.
• Deformácia: Rozmerová deformácia môže ovplyvniť montážne tolerancie.
• Povrchové chyby: Medzi možné pozorovania patria:
  • sžíravý
  • Zmena jasu
  • Bielenie zubov
  • Známky kolapsu
• Elektronické poruchy: Spájkované spoje a zostavy dosiek plošných spojov (PCB) môžu zlyhať v dôsledku cyklického rozťahovania.

Moderné vozidlá obsahujú mnoho polymérnych a viacmateriálových systémov s rôznym správaním sa tepelnej rozťažnosti. Napríklad správanie sa tepelnej rozťažnosti v závislosti od materiálu je nasledovné:

• Oceľ: Nízka rozťažnosť.
• ABS plast: Vyššia rozťažnosť.
• Polypropylén: Veľmi vysoká rozťažnosť.
• Kompozity zo sklenených vlákien: Smerová expanzia

Pri spojení vytvárajú tepelné cykly vnútorné napätia. Ak sa nevykoná overovacia skúška,

• Môžu sa tvoriť dutiny v nátere.
• Stehy na odtrhnutie airbagu sa môžu zoslabiť.
• Elektronické súčiastky môžu predčasne zlyhať.
• Môžu sa vyskytnúť zvuky a klikanie.
• Môže byť narušená hydroizolácia.

Po testovaní sa komponenty skúmajú z nasledujúcich hľadísk:

• Vizuálne chyby
• Funkčný výkon
• Rozmerová stabilita
• Priľnavosť
• Mechanická integrita
• Elektrická kontinuita
• Tesnenie

Medzitým mnohé špecifikácie Fiatu vyžadujú nasledovné:

• Nemali by byť žiadne viditeľné praskliny.
• Trvalá deformácia by nemala zmiznúť.
• Nemalo by dôjsť k žiadnemu funkčnému poškodeniu.

Koncepty testovania tepelných cyklov sú zahrnuté aj v nasledujúcich normách:

• ISO 16750 Cestné vozidlá – Podmienky prostredia a skúšky elektrických a elektronických zariadení.
• J1455 Odporúčané environmentálne postupy pre navrhovanie elektronických zariadení v ťažkých vozidlách.
• IEC 60068-2-14 Skúšky prostredia - Časť 2-14: Skúšky - Skúška N: Zmena teploty
• LV124 Elektrické a elektronické súčiastky v motorových vozidlách do 3,5 tony - Všeobecné požiadavky, skúšobné podmienky a skúšobné metódy.
• PV1200 Časti vozidiel - Skúška životnosti v environmentálnom cykle (80 stupňov / -40 stupňov)
• GS 95024 Elektrické a elektronické súčiastky v motorových vozidlách - Environmentálne požiadavky a skúšky

Tepelná odolnosť a odolnosť voči tepelným cyklom sú v skutočnosti odlišné pojmy. Tepelná odolnosť v podstate znamená:

• Neustále vysoká teplota
• Hodnotí tepelnú stabilitu.
• Statická expozícia
• Zamerané na starnutie

Naproti tomu odolnosť voči tepelným cyklom sa vzťahuje na nasledovné:

• Opakované zmeny teploty
• Posudzuje správanie pri únave.
• Dynamická expozícia
• Zamerané na expanziu/kontrakciu.

Materiál odoláva konštantnému teplu, ale môže zlyhať pri opakovanej tepelnej cyklickej únave.

Testovanie odolnosti voči tepelným cyklom sa považuje za kritické, pretože simuluje roky skutočnej prevádzky vozidla v rámci skráteného laboratórneho časového rámca. Pomáha výrobcom nasledujúcimi spôsobmi:

• Predpovedanie dlhodobej odolnosti
• Zlepšenie výberu materiálov
• Overovanie adhezívnych systémov
• Predchádzanie reklamáciám
• Aby sa zabezpečila bezpečnosť cestujúcich.
• Zachovanie rozmerovej presnosti
• Zvyšujúca sa spoľahlivosť v globálnych klimatických podmienkach

V rámci kvalifikačných programov Fiat sa tepelné cyklovanie považuje za základný overovací test environmentálnej odolnosti pre interiérové ​​aj exteriérové ​​automobilové komponenty.

Naša organizácia so svojím kompetentným a skúseným tímom už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov riadenia. V tomto rámci poskytujeme firmám aj služby testovania odolnosti voči tepelným cyklom.