汽车零部件热空气老化测试的完整实验步骤与操作规范说明

汽车零部件在服役过程中常面临高温环境（如发动机周边温度可达100-150℃、排气管附近甚至超过200℃），长期高温会导致材料老化，表现为脆化、变形、性能下降，严重影响车辆可靠性与安全性。热空气老化测试是评估零部件高温稳定性的核心方法，通过模拟高温环境加速材料老化，预测其使用寿命。本文将详细介绍该测试的完整实验步骤与操作规范，覆盖样品准备、设备校准、参数设定、过程监控及结果评估等关键环节，为企业开展测试提供可落地的指导。

实验前的样品准备规范

样品的选取需满足代表性要求——应从批量生产的同一批次零部件中随机抽取，避免选取外观有缺陷（如划痕、气泡）的样品。数量需符合对应测试标准，例如GB/T 7141《塑料热空气老化试验方法》规定每组不少于5个，ISO 188《橡胶 热空气老化和烘箱老化方法》要求每组至少3个，确保测试结果的统计显著性。

样品的表面预处理是关键步骤。需去除表面的污染物，如生产过程中残留的油脂、灰尘或脱模剂——可用蘸取无水乙醇的干净纱布轻轻擦拭，避免使用腐蚀性溶剂（如丙酮）破坏样品表面结构。擦拭后，将样品置于标准环境（温度23±2℃、相对湿度50±5%RH）中放置24小时，使样品状态稳定，消除前期加工应力对测试结果的影响。

样品的清晰标识可避免实验过程中混淆。需用耐温油墨或标签在样品非功能区域标注唯一编号（如“Sample-01-20240508”），同时标记样品的方向性特征——例如注塑件的浇口位置、橡胶密封件的安装方向，确保后续性能测试时能对应原始状态。

对于组合零部件（如带金属嵌件的塑料件），需特别检查嵌件与基材的结合处是否牢固，避免实验过程中嵌件脱落影响测试结果。若样品有易损部位（如薄壁结构），需在预处理时做好防护，防止搬运过程中损坏。

实验设备的检查与校准

热空气老化试验的核心设备是热空气老化试验箱，实验前需先检查设备外观——箱门密封条是否完好（若有裂纹或老化需及时更换，避免热气泄漏导致温度波动），箱体外壳有无变形，电源线有无破损（防止漏电事故）。

功能检查需覆盖温度控制与循环系统。首先设定一个接近实验温度的数值（如实验温度120℃，先设定100℃），观察温度上升速度是否正常（一般每分钟上升1-3℃），达到设定温度后，保持30分钟，用标准热电偶（精度±0.5℃）测量箱内不同位置的温度——包括中心、四个角落及靠近箱门的位置，确保各点温度偏差不超过±2℃（符合GB/T 11158《高温试验箱技术条件》的要求）。

循环风机的工作状态需重点验证。风机正常运行时，箱内空气应形成均匀的循环流——可将一张薄纸放在箱内不同位置，若纸张能轻微飘动，说明气流循环良好；若某区域纸张无动静，需检查风机叶片是否积灰或损坏，及时清理或维修。

设备校准需定期进行（一般每半年一次），校准机构需具备CNAS资质。校准内容包括温度传感器的准确性、温度均匀性、箱内换气率（若标准有要求）。校准后需出具校准报告，并将校准结果记录在设备档案中——实验前需确认校准在有效期内，若超过有效期，需重新校准后方可使用。

热空气老化试验的参数设定

温度参数需基于零部件的实际使用场景确定。例如，发动机罩下的塑料部件（如进气歧管）通常设定120℃，排气管周边的橡胶密封件需设定150℃，而内饰件（如仪表板）一般设定80-100℃。若客户有明确要求，需按客户标准执行（如大众PV 3900规定发动机周边部件测试温度为120℃/1000小时，通用GMW 14153要求电气部件温度为105℃/500小时）。

老化时间需根据测试目的调整。若评估短期高温影响，可设定24-72小时；若预测长期使用寿命，需设定168小时（7天）、500小时甚至1000小时。时间设定需符合标准要求——例如GB/T 7141规定常见老化时间为24、48、72、168、500、1000小时，企业可根据自身需求选择。

换气率是易被忽视的参数。部分标准（如ISO 188）要求箱内换气率为每小时3-10次，目的是排出样品老化释放的挥发性物质（如塑料中的增塑剂），避免这些物质在箱内积累，影响后续样品的老化进程。换气率可通过调节试验箱的进风口与出风口大小实现，需在实验前确认换气率符合标准。

参数设定后需进行预运行——将试验箱设定为实验参数，运行1小时，确认温度、换气率稳定后，再放入样品。预运行可避免实验过程中参数波动，保证测试结果的准确性。

样品的箱内放置要求

样品放置需保证箱内温度均匀性。每个样品之间需保持至少20mm的间距，避免重叠或接触——例如，塑料片材样品应平铺在支架上，橡胶条样品需悬挂放置（用耐热金属丝吊起），确保每个样品都能充分接触热空气。

样品需均匀分布在箱内不同位置。例如，将样品分成三组，分别放置在箱内的前、中、后区域，或左、中、右区域——避免全部放在箱内中心（中心温度最稳定），忽略角落区域的温度差异（部分试验箱角落温度可能略高），确保测试结果能反映样品在箱内所有位置的老化情况。

放置样品的支架需选用耐热材料。常用的支架材料有不锈钢（304或316材质）、陶瓷或高温塑料（如聚四氟乙烯），避免使用普通塑料支架（如聚丙烯）——普通塑料在高温下会融化，释放有害物质，污染样品或损坏设备。

样品不得接触试验箱内壁。内壁温度通常高于箱内空气温度（可达10-20℃），若样品接触内壁，会导致局部过热，加速该部位的老化，影响测试结果的真实性。例如，橡胶密封件若接触内壁，可能会在接触部位先出现裂纹，导致测试结果不准确。

老化过程中的实时监控要点

温度监控需全程记录。实验过程中，每小时记录一次箱内温度（可用设备自带的温度记录仪或外接数据 logger），若温度波动超过±3℃，需及时排查原因——例如，箱门未关严（重新关紧门）、循环风机故障（停机维修）、温度传感器异常（更换传感器）。

样品状态需定期观察。实验过程中，每天通过试验箱的观察窗检查样品状态——注意有无变形、冒烟、异味或表面发粘。例如，橡胶件老化后可能变硬、出现裂纹；塑料件可能变黄、表面出现凹坑；若发现样品冒烟，需立即停止实验，切断电源，查找原因（如温度过高或样品本身易燃）。

异常情况需及时处理并记录。若实验过程中出现设备故障（如温度失控、风机停止工作），需立即取出样品，记录故障发生的时间、温度变化及样品状态。故障排除后，需重新进行实验——若故障时间较短（如10分钟内），可考虑补做相应时间的老化；若故障时间较长，需重新抽取样品进行测试。

实验过程中不得随意打开箱门。打开箱门会导致箱内温度骤降，破坏老化环境，影响测试结果。若必须打开箱门（如检查样品状态），需先将温度设定为“降温模式”，待箱内温度降到50℃以下再开门，开门时间需控制在1分钟内。

老化后的样品处理与性能测试

样品取出需注意安全。实验结束后，先将试验箱设定为“降温模式”，待箱内温度降到50℃以下，再戴耐热手套取出样品——避免直接接触高温样品（温度100℃以上的样品会烫伤皮肤）。取出后，将样品置于标准环境（23±2℃、50±5%RH）中放置24小时，使样品温度与环境温度一致，消除热胀冷缩对测试结果的影响。

外观检查是第一步。用肉眼或放大镜（5-10倍）观察样品的外观变化——记录有无裂纹、变形、变色、表面发粘或分层。例如，PP塑料老化后可能出现白色裂纹（应力开裂），EPDM橡胶老化后可能变成深褐色，表面出现细小裂纹。外观检查结果需拍照留存，作为实验报告的附件。

性能测试需针对零部件的功能要求。例如，塑料件需测试拉伸强度与断裂伸长率（按GB/T 1040执行）——用万能试验机拉伸样品，记录断裂时的力与伸长量；橡胶件需测试硬度（按GB/T 2411执行）——用邵氏硬度计测量样品表面硬度；电气部件需测试绝缘电阻（按GB/T 1410执行）——用绝缘电阻测试仪测量部件的绝缘性能。

性能测试需与原始样品对比。例如，若原始样品的拉伸强度为20MPa，老化后为15MPa，说明拉伸强度下降了25%；若断裂伸长率从100%降到50%，说明材料变脆。对比结果需记录在实验报告中，作为评估零部件老化性能的依据。

实验过程中的安全操作规范

人员防护需到位。操作实验设备时，需佩戴防护眼镜（避免热气灼伤眼睛）、耐热手套（避免接触高温设备或样品）、长袖工作服（避免皮肤暴露）。若需接触有机溶剂（如无水乙醇），需佩戴丁腈手套，避免溶剂渗透皮肤。

设备操作需遵循流程。打开试验箱门前，需确认箱内温度已降到50℃以下；关闭箱门时，需确保门封条与箱体紧密贴合（可轻轻拉动门把，确认门已关紧）；不得在箱内放置易燃、易爆物品（如酒精棉球、汽油），避免引发火灾。

应急处理需熟练掌握。若发生火灾（如样品燃烧），需立即关闭电源，用干粉灭火器灭火（不能用水，水碰到高温设备会产生水蒸气，可能导致爆炸）；若人员烫伤，需立即用冷水冲洗烫伤部位15分钟（降低皮肤温度，减轻疼痛），然后涂抹烫伤膏，严重时需送医治疗。

实验区域需保持通风。热空气老化试验会释放挥发性物质（如塑料中的甲醛、橡胶中的硫化物），这些物质可能对人体有害——实验区域需安装排风系统，将挥发性物质排出室外；操作人员不得长时间停留在实验区域，避免吸入有害气体。

实验数据的记录与追溯要求

数据记录需完整。实验过程中需记录以下内容：样品信息（编号、材质、生产批次、预处理情况）、设备信息（试验箱型号、校准日期、温度校准数据）、实验参数（温度、时间、换气率）、过程记录（温度波动情况、样品状态变化、异常情况及处理）、结果记录（外观检查结果、性能测试数据）。

记录需真实、准确。用钢笔或电子表格记录，不得涂改——若需修改，需在修改处签字，并注明修改原因（如“2024-05-08 10:00 温度记录错误，应为120℃，原记录118℃，修改人：张三”）。电子记录需定期备份（如每周备份到U盘或云盘），避免数据丢失。

记录需可追溯。实验报告需包含所有记录内容，并附样品外观照片、性能测试曲线（如拉伸曲线）、设备校准报告等附件。若客户或监管机构要求追溯，需能快速找到对应的记录——例如，通过样品编号可查到该样品的生产批次、实验设备、实验参数及测试结果。

记录保存期限需符合要求。一般情况下，实验记录需保存至少2年；若客户有更长要求（如5年），需按客户要求保存。保存期满后，需按企业文件销毁流程处理（如碎纸机销毁电子记录需删除并清空回收站），避免信息泄露。