汽车零部件热空气老化测试的具体操作流程是怎样的

汽车零部件长期处于发动机舱高温、排气管热辐射等环境中，材料会因热氧化发生老化，表现为变硬、开裂、性能下降，直接影响整车可靠性。热空气老化测试通过模拟高温有氧环境，评估零部件材料的热稳定性与耐久性，是汽车零部件研发与质量控制的核心试验之一。本文结合GB/T 3512（橡胶）、GB/T 7141（塑料）等标准，详细拆解热空气老化测试的具体操作流程，覆盖从试样准备到结果分析的全环节。

试样的选取与制备

热空气老化测试的准确性始于试样的代表性。需根据零部件实际使用场景，选取受热或受力关键区域的材料：如发动机密封件取与金属法兰接触的橡胶段，塑料进气歧管取靠近节气门的高温区。试样尺寸需符合对应标准，例如橡胶密封件用哑铃型1型试样（GB/T 528），尺寸为115mm×10mm×2mm；塑料护板用矩形试样（120mm×15mm×4mm）。

试样数量需满足平行试验要求，至少准备3个同批次试样，避免偶然误差。选取时需检查表面状态：无油污、划痕、气泡等缺陷——若试样表面有划痕，热老化过程中可能成为应力集中点，加速开裂。最后用无水乙醇擦拭试样表面，自然晾干后备用。

试验设备的检查与校准

热老化试验箱是核心设备，需提前24小时完成检查与校准。首先确认设备符合GB/T 11158（高温试验箱技术条件）要求：温度范围覆盖测试温度（如测试125℃，设备需支持0-150℃），箱内有效容积满足试样摆放需求（每立方米容积不超过10个试样）。

温度均匀性校准是关键：在箱内四角、中心位置放置5支经计量院校准的水银温度计，升温至设定温度（如125℃）并保持2小时，记录各点温度——偏差需≤±2℃，否则需调整风机转速或加热管位置。通风系统检查：开启风机后，用风速仪测量箱内中心风速，需符合ISO 188要求（0.5-1.5m/s）；若风速过低，会导致试样表面热交换不足，老化速度减慢。

最后检查箱门密封：关闭箱门后，用纸条插入缝隙，若纸条能被轻易拉动，需更换密封胶条——漏气会导致箱内温度波动，影响测试重复性。

测试条件的确定与设定

测试条件需结合材料类型与客户要求，参考行业标准选定：橡胶密封件常用125℃×96小时（丁腈橡胶）、150℃×48小时（硅橡胶）；塑料零部件如PP护板用80℃×168小时，PA66尼龙扎带用100℃×72小时。风速通常设定为1.0m/s（平衡热交换与试样表面氧化速率）。

条件设定时需注意：温度精度设为±1℃（如125℃±1℃），时间从箱内温度稳定后开始计算——例如升温至125℃后，保持30分钟确认温度无波动，再启动计时。部分客户会要求“阶梯式老化”（如先100℃×24小时，再120℃×24小时），需在设备程序中提前设置。

试样的装入与摆放

待试验箱升温至设定温度并稳定30分钟后，开始装入试样。试样需放在中层搁板（箱内温度最均匀区域），避免接触箱壁（箱壁温度易偏高）或顶部加热管。

摆放规则：试样间间距≥20mm，不重叠、不接触——若橡胶试样重叠，中间区域空气无法流通，会形成“热点”，导致局部过度老化；片状塑料试样需平放在搁板上，或用金属丝垂直悬挂（避免弯曲变形）。试样与箱门的距离≥50mm，防止开关门时的气流冲击。

试验箱的升温与稳定

装入试样后，关闭箱门，重启加热系统——此时需监控温度回升速度：若从120℃降至115℃，需在10分钟内恢复至125℃±1℃，否则需调整加热功率。温度稳定后，用温度记录仪（精度±0.5℃）连续记录2小时，确认各点温度偏差≤±2℃，方可正式开始计时。

需注意：部分试验箱有“预循环”功能——启动后先让空气循环10分钟，再升温，可减少箱内温度不均匀性，建议开启。

测试过程的监控与中间检查

测试期间需每1小时查看一次温度记录仪数据，若温度超出设定范围（如125℃±1℃变为128℃），需立即调整：检查加热管是否粘连（导致持续加热），或风机是否停转（空气循环停止）。

中间检查按时间间隔进行：测试72小时内每24小时检查一次，超过72小时每12小时检查一次。检查时打开箱门小缝（≤100mm），用镊子快速取出试样，观察表面状态：橡胶试样是否发粘、开裂（裂纹长度≥5mm需记录），塑料试样是否变形（翘曲度≥2mm需记录）、变色（从白色变为黄色需记录）。检查后立即放回试样，关闭箱门——整个过程不超过30秒，避免温度下降超过5℃。

若某试样出现“灾难性失效”（如橡胶密封件开裂至完全断裂），可单独终止该试样测试，但需保留其老化时间与状态记录，其他试样继续试验。

测试的终止与试样冷却

测试时间到后，首先关闭加热电源，保持风机运行（促进空气循环，均匀冷却）。待试验箱自然冷却至室温（25℃±2℃）——不可用冷水或风扇骤冷，否则橡胶试样会因收缩产生内应力，塑料试样会出现脆化。

冷却完成后，取出试样，放入干燥器（内装硅胶干燥剂）中静置2小时——避免试样吸收空气中的水分（尤其是 hygroscopic材料如PA66），影响后续性能测试。

老化后试样的性能检测

老化后的试样需复现老化前的性能测试项目：橡胶密封件测拉伸强度（GB/T 528，拉伸速度500mm/min）、邵氏A硬度（GB/T 531.1，压针接触1秒后读数）；塑料护板测弯曲强度（GB/T 9341，跨距100mm，加载速度2mm/min）、悬臂梁冲击强度（GB/T 1043，缺口深度2mm）。

测试时需注意：老化后的橡胶试样可能变硬，拉伸测试前需将试样在25℃环境中放置1小时（恢复弹性）；塑料试样若有裂纹，冲击测试时需避开裂纹区域（取完整部分测试）。每个试样测试3次，取平均值——例如橡胶拉伸强度：试样1为15MPa，试样2为14.5MPa，试样3为15.2MPa，平均值为14.9MPa。

数据记录与结果分析

需记录的核心数据包括：试样信息（材料牌号、零部件名称、尺寸）、测试条件（温度、时间、风速）、设备信息（试验箱型号、校准日期）、中间检查结果（裂纹长度、变形量）、性能数据（老化前/后拉伸强度、硬度）。

结果分析聚焦“性能保留率”：例如某丁腈橡胶密封件老化前拉伸强度为20MPa，老化后为15MPa，保留率=（15/20）×100%=75%；若客户要求≥70%，则符合要求。断裂伸长率保留率同理——若老化前断裂伸长率为300%，老化后为200%，保留率66.7%，需结合客户标准判断是否合格。

需注意：若平行试样的保留率偏差≥10%（如试样1保留率75%，试样260%），需排查原因——可能是试样选取不均（如一个取到密封件边缘，一个取到中心），或试验箱温度不均匀，需重新测试。