作為對汽車材料的表面涂層材料的防飛石試驗(yàn)，SAE J400以實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為目的，規(guī)定了砂石（砂礫）沖撞試驗(yàn)，在日本JASO M104也規(guī)定了相關(guān)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(shí)際行駛的時(shí)相近結(jié)果的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)機(jī)。

1、飛石試驗(yàn)是：？
通常稱為“飛石損害試驗(yàn)”。
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(tái)面上落到地面上，那個(gè)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(jìn)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(huì)從輪胎上甩出，與后面行駛的車輛發(fā)生撞擊。如果運(yùn)氣不好的話，可能會(huì)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(shí)，根據(jù)剝落的深淺，會(huì)穿過表面處理到達(dá)原材料引發(fā)漏水等的，有機(jī)膜構(gòu)成的涂裝面的話，根據(jù)損害的強(qiáng)度（穿透表面到達(dá)車身金屬部分時(shí)），會(huì)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?zèng)_撞損壞的樣式和構(gòu)造，以及涂膜的構(gòu)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(yàn)法的內(nèi)容
可進(jìn)行這些試驗(yàn)的裝置是什么樣的呢？從JASO規(guī)格（JASO M104-86：剎車管試驗(yàn)方法）的試驗(yàn)方法和解說開始進(jìn)行大概地介紹。
作為評價(jià)因飛石而造成損傷的試驗(yàn)方法，雖然可以列出“通過砂石下落做磨耗試驗(yàn)”、“噴砂試驗(yàn)”、“使用鋼球或螺母做落下試驗(yàn)”，但作為剎車管的飛石試驗(yàn)SAE J400表面涂層防損傷試驗(yàn)（Test for Chip Resistance of Surface Coating）是最接近現(xiàn)實(shí)的情形的再現(xiàn)，因此以此為基準(zhǔn)進(jìn)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(yàn)法（Gravelometer）。
沙礫，噴向垂直放置的試料，通過壓痕判斷其好壞。

試驗(yàn)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(yàn)片上。



在這個(gè)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(gè)）
由于即使是再生的石塊經(jīng)過再三的使用也會(huì)發(fā)生變形破碎，所以使用十次后要換石料。
■ 試驗(yàn)回?cái)?shù)：3回或5回
而且，在解說中寫了：“關(guān)于石料，采集場所的不同，種類、形狀及硬度等的也會(huì)有差異，這是造成試驗(yàn)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�且也記錄了“有關(guān)空氣壓力，要根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的情況進(jìn)行適宜選擇”。


5、舉例介紹防飛石性能的評價(jià)方法

介紹沖擊試驗(yàn)結(jié)果的判定方法的一個(gè)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(jìn)行評價(jià)，還有利用最近的圖像處理技術(shù)，如圖6所示比較破壞面積等的方法。

另外，也報(bào)告過，比較評價(jià)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(yàn)機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果，探討涂膜樣品的例子。^4）



6、 與標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的課題
想象實(shí)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(shí)際行駛時(shí)受到的沖擊和標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)（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(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的條件來設(shè)定的話，沖擊的能量太小，必須考慮新的方法。
另外還有一個(gè)原因是，石頭的形狀不一樣（參照照片2）從投入口下落時(shí)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(gè)難題，考慮了不使用壓縮空氣的新的試驗(yàn)方法。
新開發(fā)的飛石試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)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(yàn)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(shè)定。
該試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)只需要旋轉(zhuǎn)一次就可以判斷。
實(shí)際的試驗(yàn)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(dǎo)入到輪胎附近，將輪胎的旋轉(zhuǎn)次加速到實(shí)際評價(jià)的預(yù)測速度。之后，調(diào)整輪子縫間的控制盤逐漸地吸入碎石，進(jìn)行飛石。
在試料室提前調(diào)整設(shè)定溫度，由于飛石的反復(fù)彈跳等比較危險(xiǎn)，請使用窺視窗戶確認(rèn)沖擊。還有攝像機(jī)等的攝影，按順序進(jìn)行沖擊觀察。


實(shí)際試驗(yàn)條件
試驗(yàn)試料； 散熱器部件；
間縫大小 800mm
高度 600mm
深度 45mm
*飛石速度； 120km/時(shí)
*飛石種類； 大沙粒 6號(hào)
*試料設(shè)置角度； 90°（垂直）
*試驗(yàn)溫度； 25°C

有機(jī)涂膜等在低溫條件下變得容易破壞，飛石試驗(yàn)機(jī)可以從零下30°C到80°C的溫度范圍內(nèi)，設(shè)定試驗(yàn)條件。
另外溫度以外，因?yàn)槠�車行駛時(shí)沖擊角度會(huì)發(fā)生變化，所以試料面可設(shè)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(jié)束語：
SAE•JASO是按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)片及小部品等進(jìn)行試驗(yàn)并評價(jià)的，但這臺(tái)設(shè)備的開發(fā)目的是，因?yàn)橛邢Ｍ�再現(xiàn)“以實(shí)車上安裝的部件尺寸，會(huì)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(shí)的速度和溫度條件等，設(shè)計(jì)•開發(fā)的使試驗(yàn)變得可能的飛石試驗(yàn)機(jī)（防飛石試驗(yàn)機(jī)）。
作為這臺(tái)試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用拓展，從觀察窗用高速攝像機(jī)拍攝，沖擊時(shí)部品的損害方式、因?yàn)槭�頭、螺訂、螺母等形狀引起的損害形態(tài)的不同，保護(hù)保險(xiǎn)杠及金屬面的涂膜等，在低溫及高溫下會(huì)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(xiàn)
1) SAE J400 Information Reports Recommended Practices Standards
“TEST FOR CHIP RESISTANCE OF SURFACE COATINGS-- SAE J400 JAN85”
2) JASO M104-86：制動(dòng)管試驗(yàn)方法
3) 日本涂裝技術(shù)協(xié)會(huì)主辦 第24次 涂料・涂裝研究會(huì)預(yù)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(jī)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)㈱