汽车空调蒸发器是车内制冷系统的核心部件,通过制冷剂蒸发吸收热量实现降温,其可靠性直接影响空调性能与驾乘体验。实际用车中,蒸发器需承受冬季低温、夏季高温的温度波动,以及发动机振动、路面颠簸的机械载荷,因此温度振动测试成为机械环境试验的关键——它模拟真实工况的复合应力,验证蒸发器的结构强度、密封性能及部件兼容性,是保障产品耐久性的核心手段。
温度振动测试的试验目的与标准依据
温度振动测试的核心目的是验证蒸发器在复合环境下的可靠性,具体包括三方面:
一、确认结构完整性,避免温度应力与振动叠加导致裂纹、变形。
二、验证密封性能,防止制冷剂泄漏。
三、保障部件连接可靠性,如管路接头、传感器的固定是否松动。
试验需依据明确标准:国际上常用ISO 16750-3《道路车辆 电气及电子设备 环境条件和试验 第3部分:机械载荷》,国内对应GB/T 28046.3;主流厂商会在此基础上制定更严格的企标,如大众VW 80000要求温度覆盖-40℃至90℃,通用GMW3172细化了振动谱密度曲线。
这些标准的共同点是“模拟真实工况”:温度循环需包含车辆停放的缓慢升温、行驶中的快速降温;振动频谱需覆盖发动机怠速(50Hz-100Hz)、高速行驶(100Hz-500Hz)的主要频率区间,确保试验结果贴近实际。
试验样品的准备与安装要求
试验样品需为量产状态的完整蒸发器总成,包括芯体、管路、接头、传感器等所有附件,且需经过初始检查:外观无划痕、翅片无倒伏,连接部位无松动,装在试验台架上测试制冷量符合设计值。
安装需模拟实车状态:用原厂支架固定,位置与实车一致(如仪表台下方的倾斜角度),紧固扭矩按设计要求(如M6螺栓8N·m)——过紧会加剧局部变形,过松则无法传递真实振动载荷。
传感器安装要精准:温度传感器用高温胶贴在芯体中部(温度均匀处)、管路接头(应力集中点)及试验箱环境中;振动传感器用磁座固定在支架根部(应力集中点)、芯体边角(易共振部位),确保采集真实响应。
温度环境的模拟与控制要点
温度范围覆盖工作边界:低温端-40℃(北方冬季极端低温,制冷剂粘度增大、压力降低),高温端85℃-90℃(夏季暴晒后仪表台内部温度)。部分厂商会增加温度冲击(-40℃至85℃,速率15℃/min),模拟极端环境切换。
温度循环流程贴近实际:典型循环包括4小时低温保持(夜间停放)、2小时升温(早晨升温)、4小时高温保持(正午暴晒)、2小时降温(空调启动),循环10-20次——次数过少无法暴露累积效应,过多则增加成本。
温度控制精度需严格:试验箱均匀性±2℃(避免温差导致应力不一致),波动度±1℃(防止结果偏差),确保温度循环符合设定。
振动环境的模拟与参数设定
振动类型选随机振动(贴近路面、发动机的无规则载荷),部分试验加正弦扫频(5Hz-2000Hz)识别共振频率——若某频率下加速度放大3倍以上,需优化设计(如加肋板)。
参数基于实车数据:加速度谱密度(ASD)在50Hz-200Hz为0.04g²/Hz-0.06g²/Hz(城市中等颠簸),200Hz-500Hz降至0.02g²/Hz(高速细微振动);总均方根加速度(Grms)乘用车1.5g-2g、商用车2g-3g。
振动方向覆盖三轴向:X轴(前后,加速刹车)、Y轴(左右,转弯离心力)、Z轴(上下,路面颠簸),通常每个轴向振动8小时——“三轴向同时振动”更真实,但设备要求高;“依次振动”更常用。
测试过程中的数据采集与监测
数据覆盖“温度-振动-性能”三维度:温度数据(芯体、管路、环境)验证循环是否合规;振动数据(三轴向加速度、频率谱)分析响应;性能数据(制冷剂压力、风机风速)监测泄漏或堵塞。
采集频率满足信号要求:温度1Hz(变化慢),振动≥25.6kHz(覆盖2000Hz高频,避免混叠)。
实时监测保障有效性:若温度超差(如低温仅-35℃)需调整制冷功率;振动加速度突变(如从1g升至5g)需检查传感器或共振;压力下降10%以上需停机检漏,避免无效试验。
试验后的失效分析与判定准则
外观检查:用放大镜看翅片是否倒伏(面积超5%则堵塞风道)、管路是否裂纹(泄漏风险)、支架是否变形(应力集中)。
功能测试:装回试验台架测制冷量——下降超5%说明换热效率降低(翅片变形或泄漏);测风速——下降超10%可能是翅片堵塞或风机松动。
密封性能:氦气检漏,泄漏率超1×10⁻⁶Pa·m³/s判定不合格(制冷剂泄漏影响性能且污染环境)。
结构强度:拉力计测支架连接强度——下降超20%说明疲劳强度不足(材料或工艺问题,如焊接未焊透)。
判定准则:以上任何一项不符合标准,则产品不合格,需回溯设计(如支架厚度不够)或工艺(如焊接缺陷)优化。
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