Fiat - Motståndstest mot termiska cykler

Värmecykelmotståndstestet, som utvecklats av Fiat Chrysler Automobiles (FCA) (numera Stellantis), ett italiensk-amerikanskt bilföretag, är ett miljömässigt hållbarhetstest som används inom bilindustrin för att utvärdera hur material, komponenter och interiöra och exteriöra delar motstår upprepade höga och låga temperaturförändringar över tid. Detta test används ofta som referens i Fiats material- och komponentspecifikationer för att verifiera långsiktig termisk hållbarhet.

Bildelar utsätts för kontinuerlig termisk expansion och kontraktion under hela fordonets livslängd. En komponent kan utsättas för:

• Vinterns kalla början
• Sommarsolens värmning
• Termiska chocker från värme, ventilation och luftkonditionering (HVAC)
• Motorrumstemperatur
• Upprepade parkerings- och solbelastningscykler

Testning av termisk cyklisk resistans bekräftar att upprepad termisk cykling inte orsakar följande:

• Krackning
• tilt
• Skiktseparation
• Förlust av vidhäftning
• Dimensionell instabilitet
• Ytblekning
• Packningsfel
• Elektriskt fel
• Minskad mekanisk hållfasthet

Testning av motståndskraft mot termisk cykling är särskilt viktigt för:

instrumentpaneler

• inredning
• Limmade komponenter
• Plasthöljen
• Elektroniska moduler
• Lackerade delar
• Kompositmaterial
• Områden för krockkuddsutlösning
• Utomhusbelysningssystem

I princip utsätts provet under testning för extrema temperaturer som ändras upprepade gånger enligt en definierad cykel. En typisk termisk cykel inkluderar:

• Exponering för låga temperaturer
• Övergångstid
• exponering för hög temperatur
• Valfritt fuktighetskontrollsteg
• Återgå till omgivningsförhållanden

Upprepad expansion och kontraktion skapar termomekaniska spänningar i materialet och vid gränssnitten. Medan de exakta förhållandena varierar beroende på komponentspecifikationer, inkluderar vanliga Fiat-program för termisk cykling av fordon:

• Låg temperatur: Minus 30 grader till minus 40 grader
• Hög temperatur: +80 grader till +120 grader
• Antal cykler: 10–1000
• Väntetid: Mellan 30 minuter och 8 timmar.
• Övergångshastighet: Kontrollerad eller naturlig.
• Luftfuktighet: Valfritt
• Testtid: Från några dagar till några veckor

Ett förenklat exempel är följande:

• Steg ett: Håll vid -40 grader i 2 timmar.
• Andra steget: Höjning till +90 grader
• Tredje steget: Håll vid +90 grader i 2 timmar.
• Fjärde steget: Återgå till omgivningstemperatur.
• Steg fem: Upprepa i 50 cykler.

De komponenter som vanligtvis utvärderas inkluderar:

• Interna komponenter:
  • Instrumentpanelens komponenter
  • Dörrpaneler
  • Mittkonsoler
  • Armstöd
  • Ventilationshål
  • Dekorativ beläggning
• Externa komponenter:
  • Spegelhus
  • Lampaggregat
  • Tamponger
  • Rutnät
  • Sensorskydd
• Komponenter under huven:
  • Kontaktdon
  • Kabelisolering
  • Vätskelagringstankar
  • Elektroniska styrenheter

De huvudsakliga fellägen som undersökts är följande:

• Sprickbildning: Upprepad termisk stress kan orsaka sprickor i styva plaster.
• Skiktseparation: Flerskiktade material kan separera på grund av deras olika värmeutvidgningskoefficienter.
• Limbrott: Limmade anslutningar kan försvagas efter cyklisk användning.
• Skevhet: Dimensionell deformation kan påverka monteringstoleranser.
• Ytdefekter: Möjliga observationer inkluderar:
  • blåsbildning
  • Ljusstyrkaändring
  • Blekning
  • Tecken på kollaps
• Elektroniska fel: Lödanslutningar och kretskort (PCB) kan gå sönder på grund av cyklisk expansion.

Moderna fordon använder många polymera och multimaterialsystem med varierande termisk expansion. Till exempel är materialbaserade termiska expansionsbeteenden följande:

• Stål: Låg expansion.
• ABS-plast: Högre expansion.
• Polypropen: Mycket hög expansion.
• Glasfiberkompositer: Riktad expansion

När de sammanfogas skapar termiska cykler interna spänningar. Om verifieringstestning inte utförs,

• Det kan bildas hålrum i beläggningen.
• Stygnen i krockkuddarna kan försvagas.
• Elektroniska komponenter kan sluta fungera i förtid.
• Ljud och klickande ljud kan förekomma.
• Vattentätheten kan äventyras.

Efter testning granskas komponenterna ur följande perspektiv:

• Visuella defekter
• Funktionell prestanda
• Dimensionell stabilitet
• Vidhäftningsstyrka
• Mekanisk integritet
• Elektrisk kontinuitet
• ogenomtränglighet

Samtidigt kräver många Fiat-specifikationer följande:

• Det ska inte finnas några synliga sprickor.
• Permanent deformation bör inte försvinna.
• Det ska inte finnas någon funktionsnedsättning.

Koncept för värmecykeltestning ingår också i följande standarder:

• ISO 16750 Vägfordon – Miljöförhållanden och provningar för elektrisk och elektronisk utrustning.
• J1455 Rekommenderade miljörutiner för konstruktion av elektronisk utrustning i tunga fordon.
• IEC 60068-2-14 Miljötester - Del 2-14: Tester - Test N: Temperaturförändring
• LV124 Elektriska och elektroniska komponenter i motorfordon upp till 3,5 ton - Allmänna krav, provningsförhållanden och provningsmetoder.
• PV1200 Fordonsdelar - Miljöcykelhållbarhetstest (80 grader / -40 grader)
• GS 95024 Elektriska och elektroniska komponenter i motorfordon - Miljökrav och tester

Värmebeständighet och värmecykelbeständighet är egentligen olika begrepp. I huvudsak syftar värmebeständighet på följande:

• Kontinuerligt hög temperatur
• Den utvärderar termisk stabilitet.
• Statisk exponering
• Fokuserad på åldrande

Däremot avser värmecykelmotstånd följande:

• Upprepade temperaturförändringar
• Den bedömer utmattningsbeteende.
• Dynamisk exponering
• Fokuserad på expansion/kontraktion.

Ett material kan motstå konstant värme men kan fortfarande gå sönder vid upprepad termisk cyklisk utmattning.

Testning av värmecykelmotstånd anses vara avgörande eftersom det simulerar åratal av verklig fordonsdrift inom en komprimerad laboratorietidsram. Det hjälper tillverkare på följande sätt:

• Förutsäga långsiktig motståndskraft
• Förbättra materialvalet
• Verifiering av limsystem
• Förhindra garantianspråk
• För att säkerställa passagerarnas säkerhet.
• Bibehålla dimensionell noggrannhet
• Ökad tillförlitlighet i globala klimat

För Fiats kvalificeringsprogram anses termisk cykling vara ett grundläggande verifieringstest för miljömässig hållbarhet för både interiöra och exteriöra bilkomponenter.

I många år har vår organisation, med sitt kompetenta och erfarna team, förstått sina kunders behov, tillhandahållit de avancerade testtjänster de behöver och hjälpt till med etablering, implementering och förbättring av ledningssystem. Inom detta ramverk tillhandahåller vi även tjänster för testning av värmecykelresistens till företag.