[摘要] 本文采用汽车全光谱人工加速老化试验、自然湿热和干热老化试验，对比了同一车型典型部位温度、温度校正太阳辐射量（TNR）和车身老化问题，对汽车全光谱人工加速老化试验替代自然老化试验的适用性进行研究。结果表明：1周期（600个小时）全光谱人工加速老化试验，反映出的问题类型为自然老化试验问题类型的63%；15个干燥气候日循环的全光谱人工加速老化试验，相当于新疆吐鲁番自然干热老化试验1.1～2.6个月；10个潮湿气候日循环的全光谱人工加速老化试验，相当于海南琼海自然湿热老化试验1.8～2.9个月。
[关键词] 全光谱；人工加速老化；温度校正太阳辐射量
杨小翠
工程师，主要从事汽车整车、零部件及材料自然湿热和干热、人工加速耐老化性能研究及相关验证工作。
获得了“一种用于模拟安装状态的保险杠曝晒架”和
“一种自动跟踪太阳的汽车外饰件曝晒加速试验装置”等实用新型专利；
参与了团体标准T/CPQS A0041-2025《乘用车耐老化性能测试评价规则》编制工作。
引言
汽车耐老化性能是用户最直观感知的汽车品质之一，关乎汽车外观、安全和寿命。汽车耐老化性能考核方式主要有两种：一种是自然老化试验，试验周期一般为一年，主要在典型气候区域进行[1]。我国最佳的湿热气候类型老化试验基地为海南琼海[2]，最佳的干热气候老化试验基地为新疆吐鲁番；另一种是人工加速老化试验，试验周期一般为600小时，主要利用整车阳光模拟老化环境舱模拟整车在使用过程中受到辐照、温度、湿度等影响的老化过程[3]。
与自然老化试验相比，人工加速老化试验具有周期短、可复现的优点，在业内应用较为普遍。目前，业内应用比较广的人工加速老化试验方法有DIN 75220-1992 《Aging Automobile Components in Solar Simulation Units（太阳模拟装置中汽车部件的老化）》[4]、QC/T《乘用车阳光模拟加速老化试验方法－征求意见稿》和T/CASE 70-2018《乘用车整车太阳光模拟加速老化试验方法》[5]。以上三种方法均采用平顶式光源垂直照射至车顶，见图1，对车体垂直面或部分遮挡位置的作用较弱，试验效果较自然老化的全车身辐照有一定差距[6]。
本文通过采用一种穹顶式结构整车阳光模拟老化环境舱，见图2，开展全光谱人工加速老化试验，能够实现模拟自然界中太阳东升西落和光谱波段分布，对车身进行全方位的照射。同时，在海南琼海和新疆吐鲁番开展湿热地区和干热地区的自然老化试验。通过对比3辆整车典型部位零部件温度、温度校正太阳辐射量（TNR）和车身老化问题，研究该试验方法在整车耐老化性能验证方面的适用性。
1 试验方法
1.1试验样品
本次试验共选取3辆同款轿车车型，见表1。
1.2 全光谱人工加速老化试验
全光谱人工加速老化试验设备采用穹顶式整车阳光模拟老化环境舱，环境舱光源为金属⻧素灯，能够模拟自然光的全光谱太阳辐射。试验方法采用中国汽车耐腐蚀与老化性能评价规程(以下简称CA-CAP )的测评标准T/CPQS《乘用车耐老化性能测试评价方法（意见征集稿）》[7]，开展15个连续含日变化的干燥气候条件下试验24⼩时和10个连续含日变化 的潮湿气候条件下试验24⼩时，工况条件见表2
1.3 自然老化试验
自然老化试验中自然湿热老化试验场地，为海南热带汽车试验有限公司汽车曝晒场内。该场位于东经110°28ˊ15〞、北纬19°15ˊ10〞，海拔20m（米）左右，年 辐照 量570 0MJ/m2（每平方米兆焦耳），年 降 雨 量 1 8 6 0 m m（ 毫 米 ），年均 相 对 湿 度8 0 %，年平均 气温26.0℃，月平均最高气温37℃（5－9月），见表3，有季节性暴风雨、高温、高湿、降雨量充足等 气候 特点，属于典型的湿热带乡村气候。
自然老化试验中自然干热老化试验场地，为新疆吐鲁番自然环境试验研究中心静态暴露试验区内。该中心位于东经89°12′、北纬42°56′，海拔61.5m，年辐照量6400MJ/m2，年降雨量4mm，年均相对湿度27%、年平均气温19.0℃，月平均最高气温45℃（5－9月），见表4。该地区日照充足，热量丰富但又极端干燥，降雨稀少，属于典型的干热气候条件。
两地采用试验方法均为GB/ T 40512-2021《汽车整车大气暴露试验方法》，汽车静置于场内，样车前风挡朝正南方向。
1.4 耐老化性能评定
根据CA-CAP的T/CPQS《乘用车耐老化性能测试评价方法（意见征集稿）》中第六章评价方法[7]，对试验期间出现的老化问题进行评价记录。
2 试验结果及分析
2.1 零部件表面最高温度监测结果及分析
对3个样品在试验过程中的仪表板、车顶、机舱盖和车内空气等典型部位表面温度进行全程监测。
从图3可以看出，整体试验强度不存在过高风险。车内部位全光谱人工加速老化试验零部件表面温度与自然老化试验表面温度相当；车外部位自然干热老化试验零部件表面温度高于全光谱人工加速老化试验和自然湿热老化试验，这是自然干热老化试验空气温度决定的。新疆吐鲁番6－8月空气平均最高温度超过48℃，高于全光谱人工加速老化试验基准气温42℃。
2.2 老化问题统计结果及分析
对3个样品进行试验过程中和试验后的状态评估，观察样品是否出现了变色、松动、收缩、析出、松脱、翘起等老化问题。
从图4可以看出，在问题类型数量上，自然湿热老化试验（14种类型）＞全光谱人工加速老化试验（12种类型）>自然干热老化试验（9种类型），这是因为海南琼海高温、高湿的环境更容易发生橡胶长霉、粉化、生锈、析出等老化问题；全光谱人工加速老化试验中，干燥气候工况相对湿度为30%/50%，潮湿气候工况相对湿度为60%，均高于新疆吐鲁番高温月份（5－9月）平均相对湿度22%，因此出现了鼓包、沾污、融化等类型的老化问题[8]。全光谱人工加速老化试验问题类型数占总问题类型数的63%。
从图5可以看出，问题数量上，自然干热老化试验（68个）＞自然湿热老化试验（56个）＞全光谱人工加速老化试验（44个），这可能与新疆吐鲁番试验场地高低温环境共同作用有关，使得塑料样品的机械性能发生变化[10-11]，样品松动问题数量（19个）远高于自然湿热老化试验（3个）和全光谱人工加速老化试验（6个）暴露的数量；全光谱人工加速老化试验发现问题数量约为自然湿热老化试验数量的79%、自然干热老化试验数量的65%。
2.3 仪表板TNR监测结果
TNR可用于设定样品曝晒期限[12]。本文将利用样品试验期间采集的TNR值，研究全光谱人工加速老化试验和自然老化试验之间的等量关系。
从图6TNR采集结果来看，全光谱人工加速老化试验15个干燥气候日循环总TNR，相当于新疆吐鲁番自然干热老化试验月平均TNR的2.6倍、月最大TNR的1.1倍；全光谱人工加速老化试验10个潮湿气候日循环总TNR，相当于海南琼海自然湿热老化试验月平均TNR的2.9倍、月最大TNR的1.8倍。
3 结论
基于T/CPQS《乘用车耐老化性能测试评价方法（意见征集稿）》的1周期（600小时）全光谱人工加速老化试验，反映出的问题类型为自然老化试验问题类型的63%。
基于试验时采集的仪表板TNR数据，15个干燥气候日循环的全光谱人工加速老化试验，相当于新疆吐鲁番自然干热老化试验1.1~2.6个月；10个潮湿气候日循环的全光谱人工加速老化试验，相当于海南琼海自然湿热老化试验1.8~2.9个月。
参考文献
[1] GB/T 40512-2021 汽车整车大气暴露试验方法[S].
[2] 庄奕玲. 汽车耐大气老化性暴露试验方法[J]. 汽车技术, 2002, 05: 24-26.
[3] QC/T 乘用车阳光模拟加速老化试验方法-征求意见稿[S].
[4] DIN 75220-1992, Aging Automobile Components in Solar Simulation Units[S].
[5] T/CASE 70-2018《乘用车整车太阳光模拟加速老化试验方法》[S].
[6] 曾文波. DIN 75220对国内典型干湿热气候环境的适用性研究[J]. 汽车工程师. 2023, 03: 23-29.
[7] T/CPQS 乘用车耐老化性能测试评价方法（意见征集稿）[S].
[8] 许峰. 高温高湿环境下汽车内外饰件性能稳定性分析[J]. 汽车测试报告. 2024. 16: 62-64.
[9] 夏文明. 汽车内饰用密封胶的制备及其老化行为研究[J]. 中国胶粘剂. 2020. 08: 41-44.
[10] 阮裕尧. 低温对橡胶、工程塑料性能的影响[J]. 环境条件与试验. 1991. 02: 19-27.
[11] 罗海国. 汽车饰件在吐鲁番双重极端环境中的耐候性表现及分析[J]. 上海汽车. 2021. 12: 57-62.
[12] GB/T 31973-2015汽车非金属材料及部件自然曝露试验方法[S].
