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汽车轮胎作为直接接触户外环境的核心部件,长期承受阳光暴晒、温度波动与湿度侵蚀 —— 夏季路面温度可达 60℃以上,紫外线(尤其是 UVB 波段)与可见光共同作用,会导致轮胎橡胶分子链断裂,3 年使用后普通轮胎胎面裂纹率常超 30%,弹性衰减达 15%,直接影响行车安全。氙灯加速老化试验箱通过模拟自然全光谱(含紫外线、可见光、红外线),可在 2-4 周内完成等效户外 1-2 年的老化测试,精准验证轮胎橡胶的抗老化性能,为轮胎配方优化、胎面结构设计提供关键数据支撑。本文从技术原理、测试规范、核心难点及应用价值维度,系统解析其在汽车轮胎测试中的核心技术。
氙灯光源:采用 3000W 水冷式氙灯(寿命≥1000 小时),光谱分布与自然阳光相似度达 90% 以上;配备滤光片(如 borosilicate 滤光片过滤短波紫外线,或 quartz 滤光片保留全波段),可根据测试需求选择 “户外暴晒" 或 “透过车窗玻璃暴晒" 的光谱模拟模式。
控温控湿系统:采用热风循环加热 + 喷雾加湿,温度范围 40℃-100℃(模拟夏季路面高温),湿度范围 30%-95% RH(模拟雨天、露水环境);通过黑板温度传感器(测量样品表面温度)控制轮胎胎面温度,确保与实际路面使用温度偏差≤±3℃。
样品固定装置:采用可调节式轮胎夹具,可固定 14-22 英寸规格轮胎(或胎面切块样品),并支持 360° 缓慢旋转(转速 5r/h),确保轮胎表面各部位均匀受照,避免局部过度老化。
二、汽车轮胎氙灯加速老化测试的标准流程
样品预处理:选取 3 个同批次轮胎(或从轮胎胎面均匀截取 5 块 100mm×200mm 的橡胶样品),清除表面污渍与胎毛;在标准环境(23℃、50% RH)下放置 48 小时,消除生产后橡胶内部应力对测试结果的影响;测试前记录初始性能数据(如拉伸强度≥18MPa、断裂伸长率≥500%、硬度 60-70 Shore A)。
设备校准:测试前用光谱辐射计校准氙灯辐照强度,确保 340nm 波段强度偏差≤±5%;用标准温度计校准样品表面温度,偏差控制在 ±2℃以内;检查喷淋系统,确保水雾均匀覆盖样品表面,无局部干区。
外观变化:每 100 小时观察轮胎表面是否出现龟裂、变色(如泛黄)、表面剥落,用裂纹深度计测量裂纹尺寸;
物理性能:测试结束后,按 ISO 37 标准测试橡胶拉伸强度与断裂伸长率,按 GB/T 531.1 测试硬度变化;
动态性能:对完整轮胎样品,额外测试老化后的滚动阻力(增幅≤10% 为合格)、抓地力(湿地抓地力系数衰减≤5%)。
采用 “弧形反光板 + 可调角度夹具":在样品架两侧加装弧形反光板,将氙灯光线反射至轮胎侧面;夹具支持 ±30° 角度调节,配合 360° 旋转功能,确保轮胎表面各点辐照强度偏差控制在 ±8% 以内;
分区域测试验证:对胎面、胎侧、胎肩分别粘贴辐照强度传感器,实时监测各区域强度,若偏差超允许范围,自动调整反光板角度或样品转速。
新增 “动态性能关联测试":老化测试后,将轮胎安装在模拟行驶测试台上,施加 500kg 载荷(等效乘用车重量),以 80km/h 速度模拟行驶 1000km,检测胎面是否出现脱层、裂纹扩展;
引入 “老化 - 疲劳耦合测试":在氙灯老化循环中,每 200 小时穿插一次动态疲劳测试(模拟轮胎颠簸路况),验证老化与疲劳共同作用下的性能稳定性。
采用 “双温区控温":将箱内环境温度与样品表面温度分开控制,环境温度设定为 65-80℃,通过样品表面热电偶实时反馈,调整氙灯红外线输出功率,确保橡胶表面温度不超 90℃;
对比空白试验:同时设置 “仅高温无氙灯" 的空白对照组,测试结束后对比两组样品的性能差异,剔除单纯热损伤对结果的干扰。