IEC 60068-2-6 是國際電工委員會（IEC）制定的環境試驗標準中關于正弦振動測試的部分，廣泛應用于包括汽車零件在內的電工電子產品，用于評估產品在振動環境下的機械強度和功能可靠性。以下從標準核心內容、汽車零件測試的關鍵要求、實施流程等方面詳細說明：

一、標準核心目的

IEC 60068-2-6 中的正弦振動測試旨在模擬產品在運輸、存儲或使用過程中可能遭遇的周期性正弦振動環境（如汽車行駛時發動機、路面顛簸產生的周期性振動），驗證零件在持續或間歇振動作用下是否發生機械損傷（如結構松動、部件脫落）或性能退化（如電氣連接失效、參數漂移）。

二、汽車零件振動測試的關鍵參數與要求

1. 測試設備

• 振動臺：核心設備為電動或液壓驅動的正弦振動臺，需具備足夠的承載能力（匹配零件重量）和頻率范圍，臺面需保證振動的均勻性（各點振幅 / 加速度偏差在允許范圍內）。

• 測量儀器：包括加速度傳感器（固定于振動臺或被測零件上）、激光測振儀（測量振幅）、信號發生器（控制振動波形）、數據采集系統（記錄振動參數）。

2. 核心測試參數

汽車零件的振動測試參數需結合其安裝位置（如發動機艙、駕駛艙、底盤）和振動環境特性確定，主要參數包括：

• 頻率范圍：
  標準未規定固定范圍，但汽車行業通常選擇 10 Hz ~ 2000 Hz（覆蓋發動機怠速振動、路面顛簸等典型頻率）。

• 低頻段（10~500 Hz）：模擬路面不平或發動機低頻振動；

• 高頻段（500~2000 Hz）：模擬零部件共振或高頻噪聲振動。

• 振動振幅 / 加速度：
  振動強度可通過位移振幅（雙振幅，單位 mm）或加速度（單位 m/s2 或 g）描述，兩者可通過公式換算（$a=(2\pi f{)}^2\times d/2$，其中$a$為加速度，$f$為頻率，$d$為雙振幅）。
  汽車零件常見強度：

• 駕駛艙內零件：0.1~1 mm（振幅）或 10~100 m/s2（加速度）；

• 發動機艙 / 底盤零件：1~5 mm（振幅）或 100~500 m/s2（加速度）。

• 振動方向：
  需在三個互相垂直的軸向（X、Y、Z 軸，對應零件的長度、寬度、高度方向）分別測試，每個方向至少覆蓋全頻率范圍掃描 1 次。

• 掃頻速率：
  指頻率變化的速率，通常為 1 oct/min（倍頻程 / 分鐘，即頻率從$f$到$2f$的時間為 1 分鐘）或線性速率（如 10 Hz/s），確保零件有足夠時間響應各頻率點的振動。

• 持續時間：
  每個軸向的總測試時間通常為 10~20 小時（根據零件可靠性要求調整），可分為多個循環（如每循環 2 小時，重復 5 次）。

3. 振動波形與測試類型

• 波形要求：嚴格為正弦波，波形失真度需≤5%（確保振動的單一頻率特性）。

• 測試類型：

• 掃頻振動：從最低頻率到最高頻率連續掃描（或往復掃描），用于尋找零件的共振點（共振時振動響應會放大，易導致失效）。

• 定頻振動：在特定頻率（如共振點或典型工作頻率）下持續振動，驗證零件在該頻率下的長期承受能力。

三、汽車零件測試的特殊考量

1. 安裝與固定方式

• 需模擬零件在汽車上的實際安裝狀態（如使用原廠支架、螺栓扭矩按規定擰緊），避免因固定方式不當導致測試結果失真（如過度固定可能掩蓋零件本身的薄弱點）。

• 若零件需與其他部件協同工作（如線束、連接器），測試時需包含相關附件，以評估整體系統的振動耐受性。

2. 工作狀態設置

• 測試過程中，零件需處于正常工作狀態（如通電、加載信號），實時監測其電氣性能（如電壓、電流、信號輸出），而非僅進行機械結構測試。

• 對敏感部件（如傳感器、ECU），需在振動過程中記錄關鍵參數（如測量精度、響應延遲），判斷是否超出允許誤差范圍。

四、測試流程

1. 樣品準備：

• 檢查零件外觀及初始性能，記錄 baseline 數據（如尺寸、電氣參數）。

• 按實際安裝方式固定零件于振動臺，安裝加速度傳感器（通常在零件重心或關鍵部位）。

2. 參數校準：

• 啟動振動臺，在空載或模擬負載下校準頻率、振幅 / 加速度、波形失真度，確保符合設定要求。

3. 測試實施：

• 機械狀態：是否有異常噪音、松動、變形；

• 電氣狀態：是否出現短路、斷路、信號中斷或參數漂移。

• 按預設程序進行掃頻或定頻振動，每個軸向完成規定時間的測試。

• 振動過程中實時監測：

4. 后處理與評估：

• 測試結束后，檢查零件外觀（如裂縫、部件脫落）、結構完整性（如緊固件扭矩衰減）。

• 重新測試電氣性能，與初始數據對比，判斷是否符合合格標準（如性能參數偏差≤10%，無永久性損壞）。

五、合格判定標準

• 機械方面：無可見損傷（裂縫、變形、涂層脫落），緊固件無松動，活動部件（如旋鈕、開關）功能正常。

• 電氣方面：

• 無電氣故障（短路、斷路、絕緣擊穿）；

• 性能參數（如輸出信號、測量精度）在產品規范允許范圍內；

• 連接器、焊點等關鍵部位無接觸不良。

六、與汽車行業其他標準的關聯

IEC 60068-2-6 是基礎通用標準，汽車行業常結合以下標準細化測試要求：

• ISO 16750-3：針對汽車電子的機械負荷測試，其中振動測試參數（如頻率范圍、加速度）更貼合汽車實際工況（如發動機艙零件可能要求更高的振動強度）。

• SAE J1455：美國汽車工程師協會標準，對商用車零件的振動測試有更具體的規定（如路面譜相關的振動剖面）。

七、注意事項

• 測試前需明確零件的失效模式（如焊點疲勞、線束磨損、結構共振斷裂），針對性設置監測點。

• 對于批量生產的零件，需進行抽樣測試（如每批次抽 3~5 件），確保一致性。

• 若測試中發現共振點，需在該頻率下增加定頻測試時間（如延長至 2 小時），驗證零件的抗共振能力。

通過 IEC 60068-2-6 標準的正弦振動測試，可有效暴露汽車零件在周期性振動下的潛在缺陷，為設計優化（如增加阻尼、避免共振頻率）提供依據，最終提升整車的可靠性。