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依據(jù) IEC 60068-2-6 標(biāo)準開展汽車零件振動測試

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

一、標(biāo)準核心目的

IEC 60068-2-6 中的正弦振動測試旨在模擬產(chǎn)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(huán)境(如汽車行駛時發(fā)動機、路面顛簸產(chǎn)生的周期性振動),驗證零件在持續(xù)或間歇振動作用下是否發(fā)生機械損傷(如結(jié)構(gòu)松動、部件脫落)或性能退化(如電氣連接失效、參數(shù)漂移)。

二、汽車零件振動測試的關(guān)鍵參數(shù)與要求

1. 測試設(shè)備

  • 振動臺:核心設(shè)備為電動或液壓驅(qū)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(nèi))。

  • 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(fā)生器(控制振動波形)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(記錄振動參數(shù))。

2. 核心測試參數(shù)

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


  • 頻率范圍
    標(biāo)準未規(guī)定固定范圍,但汽車行業(yè)通常選擇 10 Hz ~ 2000 Hz(覆蓋發(fā)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(fā)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(,其中為加速度,為頻率,為雙振幅)。
    汽車零件常見強度:

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

    • 發(fā)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(yīng)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(yīng)各頻率點的振動。

  • 持續(xù)時間
    每個軸向的總測試時間通常為 10~20 小時(根據(jù)零件可靠性要求調(diào)整),可分為多個循環(huán)(如每循環(huán) 2 小時,重復(fù) 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(xù)掃描(或往復(fù)掃描),用于尋找零件的共振點(共振時振動響應(yīng)會放大,易導(dǎo)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(xù)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(tài)(如使用原廠支架、螺栓扭矩按規(guī)定擰緊),避免因固定方式不當(dāng)導(dǎo)致測試結(jié)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(xié)同工作(如線束、連接器),測試時需包含相關(guān)附件,以評估整體系統(tǒng)的振動耐受性。

2. 工作狀態(tài)設(shè)置

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

  • 對敏感部件(如傳感器、ECU),需在振動過程中記錄關(guān)鍵參數(shù)(如測量精度、響應(yīng)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(shù)據(jù)(如尺寸、電氣參數(shù))。

    • 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(guān)鍵部位)。

  2. 參數(shù)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(shè)定要求。

  3. 測試實施

    • 機械狀態(tài):是否有異常噪音、松動、變形;

    • 電氣狀態(tài):是否出現(xiàn)短路、斷路、信號中斷或參數(shù)漂移。

    • 按預(yù)設(shè)程序進行掃頻或定頻振動,每個軸向完成規(guī)定時間的測試。

    • 振動過程中實時監(jiān)測:

  4. 后處理與評估

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

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

五、合格判定標(biāo)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(guān))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(shù)(如輸出信號、測量精度)在產(chǎn)品規(guī)范允許范圍內(nèi);

    • 連接器、焊點等關(guān)鍵部位無接觸不良。

六、與汽車行業(yè)其他標(biāo)準的關(guān)聯(lián)

IEC 60068-2-6 是基礎(chǔ)通用標(biāo)準,汽車行業(yè)常結(jié)合以下標(biāo)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(shù)(如頻率范圍、加速度)更貼合汽車實際工況(如發(fā)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(xié)會標(biāo)準,對商用車零件的振動測試有更具體的規(guī)定(如路面譜相關(guān)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(jié)構(gòu)共振斷裂),針對性設(shè)置監(jiān)測點。

  • 對于批量生產(chǎn)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(fā)現(xiàn)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(biāo)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(shè)計優(yōu)化(如增加阻尼、避免共振頻率)提供依據(jù),最終提升整車的可靠性。


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