Fiat - Thử nghiệm khả năng chịu đựng chu kỳ nhiệt

Được phát triển bởi Fiat Chrysler Automobiles (FCA) (nay là Stellantis), một công ty ô tô Ý-Mỹ, thử nghiệm khả năng chịu chu kỳ nhiệt là một thử nghiệm độ bền môi trường được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô để đánh giá khả năng chịu đựng của vật liệu, linh kiện và các bộ phận nội ngoại thất trước sự thay đổi nhiệt độ cao và thấp lặp đi lặp lại theo thời gian. Thử nghiệm này thường được sử dụng làm tài liệu tham khảo trong các thông số kỹ thuật vật liệu và linh kiện của Fiat để xác minh độ bền nhiệt lâu dài.

Các bộ phận ô tô phải chịu sự giãn nở và co lại do nhiệt liên tục trong suốt vòng đời của xe. Một bộ phận có thể phải chịu các tác động sau:

• Những ngày đầu mùa đông lạnh giá
• Nắng hè ấm áp
• Sốc nhiệt trong hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC)
• nhiệt độ khoang động cơ
• Chu kỳ đỗ xe và tải năng lượng mặt trời lặp đi lặp lại

Thử nghiệm khả năng chịu đựng chu kỳ nhiệt xác nhận rằng việc lặp đi lặp lại chu kỳ nhiệt không gây ra các hiện tượng sau:

• sự nứt
• nghiên
• Phân tách lớp
• Mất độ bám dính
• Sự bất ổn về chiều
• Làm trắng bề mặt
• Hỏng gioăng
• Lỗi điện
• Giảm độ bền cơ học

Kiểm tra khả năng chịu đựng chu kỳ nhiệt là đặc biệt quan trọng đối với:

bảng công cụ

• trang trí nội thất
• Các thành phần được dán
• Vỏ nhựa
• Mô-đun điện tử
• Các bộ phận được sơn
• Vật liệu composite
• Khu vực bung túi khí
• Hệ thống chiếu sáng ngoài trời

Về nguyên tắc, trong quá trình thử nghiệm, mẫu được tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt và thay đổi liên tục theo một chu kỳ xác định. Một chu kỳ nhiệt điển hình bao gồm:

• Tiếp xúc với nhiệt độ thấp
• Thời kỳ chuyển tiếp
• Tiếp xúc với nhiệt độ cao
• Giai đoạn kiểm soát độ ẩm tùy chọn
• Trở lại điều kiện môi trường xung quanh

Sự giãn nở và co lại lặp đi lặp lại tạo ra ứng suất nhiệt cơ học bên trong vật liệu và tại các mặt tiếp xúc. Mặc dù các điều kiện chính xác có thể khác nhau tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của linh kiện, nhưng các chương trình chu kỳ nhiệt phổ biến trong ngành ô tô Fiat bao gồm:

• Nhiệt độ thấp: Từ âm 30 độ đến âm 40 độ
• Nhiệt độ cao: từ +80 độ đến +120 độ
• Số chu kỳ: 10-1000
• Thời gian chờ đợi: Từ 30 phút đến 8 giờ.
• Tốc độ chuyển đổi: Có kiểm soát hoặc tự nhiên.
• Độ ẩm: Tùy chọn
• Thời gian thử nghiệm: Từ vài ngày đến vài tuần

Một ví dụ đơn giản như sau:

• Bước một: Giữ ở nhiệt độ -40 độ trong 2 giờ.
• Bước thứ hai: Nâng lên +90 độ
• Bước thứ ba: Giữ ở nhiệt độ +90 độ trong 2 giờ.
• Bước thứ tư: Trở lại nhiệt độ môi trường xung quanh.
• Bước 5: Lặp lại 50 lần.

Các thành phần thường được đánh giá bao gồm:

• Vật liệu cháy:
  • Các thành phần bảng điều khiển
  • Tấm cửa
  • Bảng điều khiển trung tâm
  • Tay vịn
  • Lỗ thông gió
  • Lớp phủ trang trí
• Các thành phần bên ngoài:
  • Vỏ gương
  • Cụm đèn
  • Băng vệ sinh
  • lưới
  • Nắp cảm biến
• Các thành phần dưới nắp ca-pô:
  • Chốt
  • Cách điện cáp
  • Bể chứa chất lỏng
  • Đơn vị điều khiển điện tử

Các kiểu hỏng hóc chính được xem xét như sau:

• Nứt vỡ: Ứng suất nhiệt lặp đi lặp lại có thể gây ra các vết nứt trong nhựa cứng.
• Sự tách lớp: Các vật liệu nhiều lớp có thể tách rời nhau do hệ số giãn nở nhiệt khác nhau.
• Hỏng keo dán: Các mối nối bằng keo có thể bị yếu đi sau nhiều lần sử dụng.
• Cong vênh: Sự biến dạng về kích thước có thể ảnh hưởng đến dung sai lắp ráp.
• Các khuyết tật bề mặt: Có thể quan sát thấy các dấu hiệu sau:
  • phồng rộp
  • Thay đổi độ sáng
  • Làm trắng
  • Dấu hiệu sụp đổ
• Hỏng hóc điện tử: Các mối hàn và cụm mạch in (PCB) có thể bị hỏng do sự giãn nở tuần hoàn.

Các phương tiện hiện đại kết hợp nhiều hệ thống polyme và đa vật liệu với các đặc tính giãn nở nhiệt khác nhau. Ví dụ, các đặc tính giãn nở nhiệt dựa trên vật liệu như sau:

• Thép: Độ giãn nở thấp.
• Nhựa ABS: Độ giãn nở cao hơn.
• Polypropylene: Độ giãn nở rất cao.
• Vật liệu composite sợi thủy tinh: Sự giãn nở theo hướng nhất định

Khi được liên kết với nhau, chu kỳ nhiệt tạo ra ứng suất bên trong. Nếu không thực hiện kiểm tra xác minh,

• Lớp phủ có thể bị rỗng.
• Các đường khâu bị rách của túi khí có thể bị yếu đi.
• Các linh kiện điện tử có thể bị hỏng sớm.
• Có thể xuất hiện tiếng ồn và tiếng lách cách.
• Khả năng chống thấm nước có thể bị ảnh hưởng.

Sau khi thử nghiệm, các thành phần được xem xét từ các khía cạnh sau:

• Khiếm thị
• Hiệu suất chức năng
• Độ ổn định kích thước
• Độ bền bám dính
• Tính toàn vẹn cơ học
• Tính liên tục về điện
• chống thấm

Trong khi đó, nhiều thông số kỹ thuật của Fiat yêu cầu những điều sau:

• Không được có bất kỳ vết nứt nào có thể nhìn thấy được.
• Biến dạng vĩnh viễn không được phép biến mất.
• Không nên có bất kỳ sự suy giảm chức năng nào.

Các khái niệm về thử nghiệm chu kỳ nhiệt cũng được bao gồm trong các tiêu chuẩn sau:

• Tiêu chuẩn ISO 16750 Xe cơ giới đường bộ – Điều kiện môi trường và thử nghiệm đối với thiết bị điện và điện tử.
• Tiêu chuẩn J1455 đưa ra các khuyến nghị về thực hành môi trường trong thiết kế thiết bị điện tử ứng dụng cho xe tải hạng nặng.
• IEC 60068-2-14 Thử nghiệm môi trường - Phần 2-14: Thử nghiệm - Thử nghiệm N: Thay đổi nhiệt độ
• LV124 Các linh kiện điện và điện tử trong xe cơ giới có trọng tải dưới 3,5 tấn - Yêu cầu chung, điều kiện thử nghiệm và phương pháp thử nghiệm.
• PV1200 - Thử nghiệm độ bền theo chu kỳ môi trường (80 độ / -40 độ) cho các bộ phận xe
• Tiêu chuẩn GS 95024 Các linh kiện điện và điện tử trong xe cơ giới - Yêu cầu và thử nghiệm về môi trường.

Khả năng chịu nhiệt và khả năng chịu chu kỳ nhiệt thực chất là hai khái niệm khác nhau. Về cơ bản, khả năng chịu nhiệt đề cập đến những điều sau:

• Nhiệt độ cao liên tục
• Nó đánh giá độ ổn định nhiệt.
• Phơi sáng tĩnh
• Tập trung vào quá trình lão hóa

Ngược lại, khả năng chịu chu kỳ nhiệt đề cập đến những điều sau:

• Thay đổi nhiệt độ lặp đi lặp lại
• Nó đánh giá hành vi mệt mỏi.
• Phơi sáng động
• Tập trung vào sự mở rộng/thu hẹp.

Một vật liệu có thể chịu được nhiệt độ cao liên tục nhưng vẫn có thể bị hỏng do mỏi chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại.

Thử nghiệm khả năng chịu chu kỳ nhiệt được coi là rất quan trọng vì nó mô phỏng nhiều năm vận hành thực tế của xe trong một khoảng thời gian ngắn tại phòng thí nghiệm. Nó giúp các nhà sản xuất theo những cách sau:

• Dự đoán khả năng phục hồi dài hạn
• Cải thiện việc lựa chọn vật liệu
• Kiểm tra hệ thống keo dán
• Ngăn ngừa khiếu nại bảo hành
• Để đảm bảo an toàn cho hành khách.
• Đảm bảo độ chính xác về kích thước
• Tăng cường độ tin cậy trong khí hậu toàn cầu

Đối với các chương trình chứng nhận của Fiat, chu kỳ nhiệt được coi là một thử nghiệm kiểm chứng độ bền môi trường cơ bản cho cả các bộ phận nội thất và ngoại thất ô tô.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và giàu kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu, và hỗ trợ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ kiểm thử khả năng chịu chu kỳ nhiệt cho các doanh nghiệp.