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防飛石試驗設備的開發(fā)動向
2012-2-9 來源： 作者：
作為對汽車材料的表面涂層材料的防飛石試驗，SAE J400以實驗室試驗為目的，規(guī)定了砂石（砂礫）沖撞試驗，在日本JASO M104也規(guī)定了相關內(nèi)容。這些方法里，有飛石的形式等各種各樣的課題，開發(fā)了盡量能獲得與實際行駛的時相近結果的試驗方法和試驗機。
1、飛石試驗是：？
通常稱為“飛石損害試驗”。
是指：落在路上的砂礫和小石子，被前面行駛的汽車輪胎飛濺起來的飛石、砂礫等從裝載的臺面上落到地面上，那個小石子向后方飛出，遇到汽車前面的速度，這樣的沖撞使汽車前面的部件損壞、損傷的現(xiàn)象。
即使是像高速公路那樣路面狀況比較好，從高速公路入口進入行駛車道的前面的車。輪胎的凹槽內(nèi)夾雜著小石子，加速的瞬間，石子會從輪胎上甩出，與后面行駛的車輛發(fā)生撞擊。如果運氣不好的話，可能會打到前玻璃上，產(chǎn)生裂縫妨礙視線，使駕駛變難。
另外，撞擊到散熱器等時，根據(jù)剝落的深淺，會穿過表面處理到達原材料引發(fā)漏水等的，有機膜構成的涂裝面的話，根據(jù)損害的強度（穿透表面到達車身金屬部分時），會使金屬車身產(chǎn)生腐蝕和損壞等。
汽車和涂料等生產(chǎn)廠家，致力于開發(fā)和研究可以盡可能減少沖撞損壞的樣式和構造，以及涂膜的構成等。
2、汽車的哪些部分容易受到損傷
主要是前檔玻璃、車前燈、散熱器、擋板（緩沖器）、車身前面等部位。
3.JASO規(guī)格試驗法的內(nèi)容
可進行這些試驗的裝置是什么樣的呢？從JASO規(guī)格（JASO M104-86：剎車管試驗方法）的試驗方法和解說開始進行大概地介紹。
作為評價因飛石而造成損傷的試驗方法，雖然可以列出“通過砂石下落做磨耗試驗”、“噴砂試驗”、“使用鋼球或螺母做落下試驗”，但作為剎車管的飛石試驗SAE J400表面涂層防損傷試驗（Test for Chip Resistance of Surface Coating）是最接近現(xiàn)實的情形的再現(xiàn)，因此以此為基準進行解說。
作為參考，介紹SAE規(guī)格，如圖2所示的配置，沙礫（Gravel）通過噴氣槍，噴向試料的方法，稱為石擊崩裂試驗法（Gravelometer）。
沙礫，噴向垂直放置的試料，通過壓痕判斷其好壞。
試驗所使用的沙礫的大小為9mm至15mm大小的花崗巖（圓沙礫），通過從噴射口噴出的壓縮空氣作用下，沖撞到傾斜角為200試驗片上。
在這個規(guī)格中：
■ 使石飛起的空氣壓力（噴射壓力）
1空氣壓力：0.2±0.02Mpa， 20.4±0.03Mpa
■ 飛石量（投入量）：850g（約250～300個）
由于即使是再生的石塊經(jīng)過再三的使用也會發(fā)生變形破碎，所以使用十次后要換石料。
■ 試驗回數(shù)：3回或5回
而且，在解說中寫了：“關于石料，采集場所的不同，種類、形狀及硬度等的也會有差異，這是造成試驗誤差的主要原因。需要最終使用人員使用大小形狀一定的研磨過的人造石料，盡可能減少誤差�！倍乙灿涗浟恕坝嘘P空氣壓力，要根據(jù)各個實驗室的情況進行適宜選擇”。
5、舉例介紹防飛石性能的評價方法
介紹沖擊試驗結果的判定方法的一個例子。SAE是通過分級法和目視來判斷試樣。比如，如圖5所示，可以通過破壞尺寸大小和數(shù)量進行評價，還有利用最近的圖像處理技術，如圖6所示比較破壞面積等的方法。
另外，也報告過，比較評價通過高速鐵球打擊觀察塗膜破壞的瞬間的方法，和砂石試驗機的試驗結果，探討涂膜樣品的例子。4）
6、 與標準相關的課題
想象實際的行駛狀態(tài)，在德國的高速公路上是200km/h或者是在日本的高速公路上是100km/h。將在實際行駛時受到的沖擊和標準試驗（利用氣槍給力）中受到的沖擊相比較，能夠看出如果是按照標準試驗的條件來設定的話，沖擊的能量太小，必須考慮新的方法。
另外還有一個原因是，石頭的形狀不一樣（參照照片2）從投入口下落時就不均勻。很難與空氣混合，造成噴出的速度快慢不一。
為了能夠克服這個難題，考慮了不使用壓縮空氣的新的試驗方法。
新開發(fā)的飛石試驗機，該試驗機利用了汽車輪胎將石子飛出的方法。投石、通過輪胎的旋轉(zhuǎn)到試驗材料，利用汽車輪胎的旋轉(zhuǎn)速度，可以在40~160km/h的行駛速度之間任意設定。
該試驗機可選飛石量（又稱作投入量）①20g、②80g，用很少的量就足夠使用；石頭的大小也可以從① Φ5~Φ7、② Φ7~Φ10中選擇。也有石頭以外的沖擊物（螺桿、螺帽等也可以作為沖擊物）；另外減少了沖擊失誤，本試驗機只需要旋轉(zhuǎn)一次就可以判斷。
實際的試驗操作流程是把大粒沙子投入到料斗，按照指示溝將小碎石導入到輪胎附近，將輪胎的旋轉(zhuǎn)次加速到實際評價的預測速度。之后，調(diào)整輪子縫間的控制盤逐漸地吸入碎石，進行飛石。
在試料室提前調(diào)整設定溫度，由于飛石的反復彈跳等比較危險，請使用窺視窗戶確認沖擊。還有攝像機等的攝影，按順序進行沖擊觀察。
實際試驗條件
試驗試料； 散熱器部件；
間縫大小 800mm
高度 600mm
深度 45mm
*飛石速度； 120km/時
*飛石種類； 大沙粒 6號
*試料設置角度； 90°（垂直）
*試驗溫度； 25°C
有機涂膜等在低溫條件下變得容易破壞，飛石試驗機可以從零下30°C到80°C的溫度范圍內(nèi)，設定試驗條件。
另外溫度以外，因為汽車行駛時沖擊角度會發(fā)生變化，所以試料面可設定0到30°C。
另外，也可以使用鋼球、螺母、螺絲釘?shù)葞в幸欢ㄐ螤畹娘w翔物。
結束語：
SAE•JASO是按照標準規(guī)定的標準片及小部品等進行試驗并評價的，但這臺設備的開發(fā)目的是，因為有希望再現(xiàn)“以實車上安裝的部件尺寸，會受到多少飛石的損害”的要求，以及考慮到在寒冷•高溫情的自然環(huán)境中，汽車行駛（低速，高速）時的速度和溫度條件等，設計•開發(fā)的使試驗變得可能的飛石試驗機（防飛石試驗機）。
作為這臺試驗機的應用拓展，從觀察窗用高速攝像機拍攝，沖擊時部品的損害方式、因為石頭、螺訂、螺母等形狀引起的損害形態(tài)的不同，保護保險杠及金屬面的涂膜等，在低溫及高溫下會產(chǎn)生什么樣的損害形態(tài)等等，以保留沖擊面便于觀察。
如果大家能參照，榮幸之至。
參考文獻
1) SAE J400 Information Reports Recommended Practices Standards
“TEST FOR CHIP RESISTANCE OF SURFACE COATINGS-- SAE J400 JAN85”
2) JASO M104-86：制動管試驗方法
3) 日本涂裝技術協(xié)會主辦 第24次 涂料・涂裝研究會預備稿集（2009、ｐ40）
位田、巖田；將涂膜中添加扁平顏料以提升抗飛石性能的機制
4) 水谷 豊；涂料研究 No.139, Nov.2002 ；基于飛石的汽車涂抹損害研究
5）商品名；板橋理化工業(yè)㈱
1、飛石試驗是：？
通常稱為“飛石損害試驗”。
是指：落在路上的砂礫和小石子，被前面行駛的汽車輪胎飛濺起來的飛石、砂礫等從裝載的臺面上落到地面上，那個小石子向后方飛出，遇到汽車前面的速度，這樣的沖撞使汽車前面的部件損壞、損傷的現(xiàn)象。
即使是像高速公路那樣路面狀況比較好，從高速公路入口進入行駛車道的前面的車。輪胎的凹槽內(nèi)夾雜著小石子，加速的瞬間，石子會從輪胎上甩出，與后面行駛的車輛發(fā)生撞擊。如果運氣不好的話，可能會打到前玻璃上，產(chǎn)生裂縫妨礙視線，使駕駛變難。
另外，撞擊到散熱器等時，根據(jù)剝落的深淺，會穿過表面處理到達原材料引發(fā)漏水等的，有機膜構成的涂裝面的話，根據(jù)損害的強度（穿透表面到達車身金屬部分時），會使金屬車身產(chǎn)生腐蝕和損壞等。
汽車和涂料等生產(chǎn)廠家，致力于開發(fā)和研究可以盡可能減少沖撞損壞的樣式和構造，以及涂膜的構成等。
2、汽車的哪些部分容易受到損傷
主要是前檔玻璃、車前燈、散熱器、擋板（緩沖器）、車身前面等部位。
3.JASO規(guī)格試驗法的內(nèi)容
可進行這些試驗的裝置是什么樣的呢？從JASO規(guī)格（JASO M104-86：剎車管試驗方法）的試驗方法和解說開始進行大概地介紹。
作為評價因飛石而造成損傷的試驗方法，雖然可以列出“通過砂石下落做磨耗試驗”、“噴砂試驗”、“使用鋼球或螺母做落下試驗”，但作為剎車管的飛石試驗SAE J400表面涂層防損傷試驗（Test for Chip Resistance of Surface Coating）是最接近現(xiàn)實的情形的再現(xiàn)，因此以此為基準進行解說。
作為參考，介紹SAE規(guī)格，如圖2所示的配置，沙礫（Gravel）通過噴氣槍，噴向試料的方法，稱為石擊崩裂試驗法（Gravelometer）。
沙礫，噴向垂直放置的試料，通過壓痕判斷其好壞。
試驗所使用的沙礫的大小為9mm至15mm大小的花崗巖（圓沙礫），通過從噴射口噴出的壓縮空氣作用下，沖撞到傾斜角為200試驗片上。
在這個規(guī)格中：
■ 使石飛起的空氣壓力（噴射壓力）
1空氣壓力：0.2±0.02Mpa， 20.4±0.03Mpa
■ 飛石量（投入量）：850g（約250～300個）
由于即使是再生的石塊經(jīng)過再三的使用也會發(fā)生變形破碎，所以使用十次后要換石料。
■ 試驗回數(shù)：3回或5回
而且，在解說中寫了：“關于石料，采集場所的不同，種類、形狀及硬度等的也會有差異，這是造成試驗誤差的主要原因。需要最終使用人員使用大小形狀一定的研磨過的人造石料，盡可能減少誤差�！倍乙灿涗浟恕坝嘘P空氣壓力，要根據(jù)各個實驗室的情況進行適宜選擇”。
5、舉例介紹防飛石性能的評價方法
介紹沖擊試驗結果的判定方法的一個例子。SAE是通過分級法和目視來判斷試樣。比如，如圖5所示，可以通過破壞尺寸大小和數(shù)量進行評價，還有利用最近的圖像處理技術，如圖6所示比較破壞面積等的方法。
另外，也報告過，比較評價通過高速鐵球打擊觀察塗膜破壞的瞬間的方法，和砂石試驗機的試驗結果，探討涂膜樣品的例子。4）
6、 與標準相關的課題
想象實際的行駛狀態(tài)，在德國的高速公路上是200km/h或者是在日本的高速公路上是100km/h。將在實際行駛時受到的沖擊和標準試驗（利用氣槍給力）中受到的沖擊相比較，能夠看出如果是按照標準試驗的條件來設定的話，沖擊的能量太小，必須考慮新的方法。
另外還有一個原因是，石頭的形狀不一樣（參照照片2）從投入口下落時就不均勻。很難與空氣混合，造成噴出的速度快慢不一。
為了能夠克服這個難題，考慮了不使用壓縮空氣的新的試驗方法。
新開發(fā)的飛石試驗機，該試驗機利用了汽車輪胎將石子飛出的方法。投石、通過輪胎的旋轉(zhuǎn)到試驗材料，利用汽車輪胎的旋轉(zhuǎn)速度，可以在40~160km/h的行駛速度之間任意設定。
該試驗機可選飛石量（又稱作投入量）①20g、②80g，用很少的量就足夠使用；石頭的大小也可以從① Φ5~Φ7、② Φ7~Φ10中選擇。也有石頭以外的沖擊物（螺桿、螺帽等也可以作為沖擊物）；另外減少了沖擊失誤，本試驗機只需要旋轉(zhuǎn)一次就可以判斷。
實際的試驗操作流程是把大粒沙子投入到料斗，按照指示溝將小碎石導入到輪胎附近，將輪胎的旋轉(zhuǎn)次加速到實際評價的預測速度。之后，調(diào)整輪子縫間的控制盤逐漸地吸入碎石，進行飛石。
在試料室提前調(diào)整設定溫度，由于飛石的反復彈跳等比較危險，請使用窺視窗戶確認沖擊。還有攝像機等的攝影，按順序進行沖擊觀察。
實際試驗條件
試驗試料； 散熱器部件；
間縫大小 800mm
高度 600mm
深度 45mm
*飛石速度； 120km/時
*飛石種類； 大沙粒 6號
*試料設置角度； 90°（垂直）
*試驗溫度； 25°C
有機涂膜等在低溫條件下變得容易破壞，飛石試驗機可以從零下30°C到80°C的溫度范圍內(nèi)，設定試驗條件。
另外溫度以外，因為汽車行駛時沖擊角度會發(fā)生變化，所以試料面可設定0到30°C。
另外，也可以使用鋼球、螺母、螺絲釘?shù)葞в幸欢ㄐ螤畹娘w翔物。
結束語：
SAE•JASO是按照標準規(guī)定的標準片及小部品等進行試驗并評價的，但這臺設備的開發(fā)目的是，因為有希望再現(xiàn)“以實車上安裝的部件尺寸，會受到多少飛石的損害”的要求，以及考慮到在寒冷•高溫情的自然環(huán)境中，汽車行駛（低速，高速）時的速度和溫度條件等，設計•開發(fā)的使試驗變得可能的飛石試驗機（防飛石試驗機）。
作為這臺試驗機的應用拓展，從觀察窗用高速攝像機拍攝，沖擊時部品的損害方式、因為石頭、螺訂、螺母等形狀引起的損害形態(tài)的不同，保護保險杠及金屬面的涂膜等，在低溫及高溫下會產(chǎn)生什么樣的損害形態(tài)等等，以保留沖擊面便于觀察。
如果大家能參照，榮幸之至。
參考文獻
1) SAE J400 Information Reports Recommended Practices Standards
“TEST FOR CHIP RESISTANCE OF SURFACE COATINGS-- SAE J400 JAN85”
2) JASO M104-86：制動管試驗方法
3) 日本涂裝技術協(xié)會主辦 第24次 涂料・涂裝研究會預備稿集（2009、ｐ40）
位田、巖田；將涂膜中添加扁平顏料以提升抗飛石性能的機制
4) 水谷 豊；涂料研究 No.139, Nov.2002 ；基于飛石的汽車涂抹損害研究
5）商品名；板橋理化工業(yè)㈱
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