一:耐温度性试验的目的
汽车塑料制品在整车使用中会经历从寒区冬季低温到发动机舱高温的宽温度范围考验,仪表板表面在夏季暴晒后温度可达100℃以上,而北方冬季户外停放时零件温度可降至-40℃以下。塑料材料在极端温度下可能发生软化变形、脆化开裂或尺寸变化,影响零件的功能可靠性和外观品质。耐温度性试验通过在实验室中模拟高温、低温和温度交变条件,评价塑料制品在温度应力下的性能保持能力,为材料选型和产品设计提供数据依据。
QC/T 15-1992《汽车塑料制品通用试验方法》将耐温度试验列为汽车塑料制品的通用试验项目,规定了耐热试验和耐冷热交变试验的方法。对于发动机舱内使用的塑料件,温度适应性评价尤为重要,因为这类零件同时承受高温老化和温度循环的双重作用。
二:高低温试验条件与方法
常规耐热试验
常规耐热试验按QC/T 15-1992中方法A的规定进行,将试样放置在恒温箱中,按标准规定的温度保持至少4小时后取出,立即检查制品是否出现变形、翘曲或表面异常现象。试验温度根据制品的安装位置和使用条件确定,车内用塑料的耐高温试验温度通常在70℃至110℃范围内选取。对于发动机舱用塑料件,试验温度可设定为120℃至150℃。
极限耐热试验
极限耐热试验用于确定塑料制品的极限耐热温度。如果试样在规定的温度或表面温度下未发现异常现象,则逐步提高试验温度直至目测认定变形,该温度即为极限耐热温度。该试验可为材料的热性能边界提供参考数据。
耐寒试验
耐寒试验将试样置于-40℃±2℃的恒温箱中保持规定时间后取出,评价材料在低温条件下的性能表现。试验后可对试样进行冲击试验,观察制品是否出现裂纹、碎裂等异常现象,评价材料的低温脆化倾向。
高低温交变试验
高低温交变试验模拟制品在昼夜温差或季节交替中的温度循环工况。典型试验条件为:(80±2)℃×4h→室温×1h→(-40±2)℃×4h→室温×1h为一个循环周期,共进行四个循环。试验后取出样品检查制品是否出现变形、翘曲、分层等异常现象,并测量尺寸变化率。高低温交变试验能够有效暴露因材料热膨胀系数差异引起的界面应力和结构失效。
三:相关标准
QC/T 15-1992《汽车塑料制品通用试验方法》是汽车塑料制品耐温度性试验的主要标准依据,该标准规定了汽车用塑料成型制品的耐温度试验、耐候性试验、耐潮湿试验等通用试验方法,适用于汽车用各种塑料制品。
| 标准编号 | 标准名称 | 适用内容 |
|---|---|---|
| QC/T 15-1992 | 汽车塑料制品通用试验方法 | 耐热试验、耐寒试验、高低温交变试验 |
| GB/T 2423.1-2022 | 环境试验 试验A:低温 | 低温试验方法 |
| GB/T 2423.2-2008 | 环境试验 试验B:高温 | 高温试验方法 |
| GB/T 1634.2-2019 | 塑料 负荷变形温度的测定 | 热变形温度测定 |
| GB/T 7141-2008 | 塑料热老化试验方法 | 热空气暴露老化评价 |
GB/T 1634.2-2019规定了塑料负荷变形温度(HDT)的测定方法,用于评价材料在负荷和温度共同作用下的变形抵抗能力。GB/T 7141-2008则规定了塑料在不同温度热空气中暴露较长时间时的暴露条件,给出了比较材料热老化性能的导则。部分主机厂在国标基础上制定了企业内部技术规范,对发动机舱用塑料件的长期耐热老化试验提出了更严苛的要求。
四:试验流程
- 根据制品的安装位置确定试验温度等级和试验方法,包括耐热温度、耐寒温度及交变循环条件。
- 选取规定数量的试样,记录初始外观、尺寸和质量数据作为评价基准。
- 将试样放入恒温箱或高低温交变试验箱中,按设定条件运行试验程序。
- 试验过程中定期记录箱内温度曲线,确保试验条件稳定在设定范围内。
- 试验结束后取出试样,在标准环境下恢复规定时间,进行外观检查和尺寸测量。
- 对异常试样进行拍照记录和必要的性能复测,汇总数据出具检测报告。
五:第三方试验服务
第三方检测机构为汽车塑料制品企业提供独立的耐温度性试验服务,检测能力覆盖内饰件、外饰件、发动机舱件和电气部件外壳等多种产品类型。检测机构配备高低温试验箱、恒温恒湿试验箱和冷热冲击试验箱等设备,能够按QC/T 15-1992和GB/T 2423系列标准完成耐热试验、耐寒试验和高低温交变试验。
耐温度性试验报告可用于主机厂材料准入审核、产品环境适应性验证和质量改进分析等场景。对于塑料制品生产企业,试验数据有助于评价不同材料牌号的耐温性能边界,为发动机舱高温区域和寒区使用零件的选材提供依据。检测机构还可根据零件的实际工作温度曲线设计差异化的试验方案,如针对靠近发动机排气系统的零件提高试验温度。
六:温度对性能的影响
- 高温软化与变形:温度接近材料的热变形温度时,塑料在负荷作用下发生不可逆变形,表现为翘曲、鼓包或装配尺寸超差。
- 低温脆化:温度低于材料的脆化温度后,塑料的冲击韧性显著下降,在振动或冲击载荷下容易发生脆性断裂。
- 热膨胀失配:多材质组合零件中各材料的热膨胀系数不同,温度循环后可能在界面处产生应力开裂或脱粘。
- 热老化降解:长期高温暴露引起塑料分子链的热氧老化降解,导致材料变色、粉化和力学性能下降。
- 尺寸不可逆变化:部分材料在高温下发生后收缩或退火效应,导致零件尺寸超出设计公差范围。
耐温度性试验不合格的常见原因包括材料热变形温度偏低、配方中增塑剂迁移和成型残余应力过大等。针对性的改进方向包括选用耐温等级更高的基材、优化注塑工艺参数以减少内应力以及调整材料配方提高热稳定性。
七:总结
汽车塑料制品耐温度性试验通过耐热试验、耐寒试验和高低温交变试验等方法评价材料在温度应力下的性能保持能力,QC/T 15-1992和GB/T 2423系列标准为检测提供了系统的技术依据。高低温交变试验能够有效暴露热膨胀失配引起的界面应力问题。塑料制品企业宜根据零件的实际安装位置和温度工况确定试验条件,将耐温度性数据纳入材料选型依据,提升产品在极端温度环境下的可靠性。
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