机动车零部件产品防水试验概述以及防水设备选型探讨

以下技术文章转至《环境技术》第148期，作者：张成才，特此感谢《环境技术》提供！

机动车零部件产品防水试验概述以及防水设备选型探讨

Vehicle parts IP code protection against water and IP test equipment selection

中国电器科学研究院机动车零部件检测部  张成才

摘 要：机动车零部件产品通过防水试验来验证产品的可靠性能，本文简单介绍了国内外机动车 零部件产品IP防水等级试验的基本要求，在此基础上对防水试验设备选型方面做出了一点探讨。

关键词：机动车零部件；防水试验

Abstract: IP protection test against water for vehicle parts provide quality verification, this article give and outline  of fundamental request about IP code protection against water, and make a simple study of IP code test equipment selection.

Keywords: vehicle part; IP code protection test against water

1 前言

汽车、摩托车等机动车零部件产品试验中IP （International Protection）防护等级试验是考察这些产品可靠性能力的重要一环，IP防水试验为整车以及零部件产品密封性提供可靠性依据。分析国内外的机动车零部件标准有助于熟悉各种标准的差异，从而可以为防水试验设备选型提供有益的帮助。

2 机动车零部件产品防水试验要求

2.1 汽车电气设备产品的防水试验要求   

我国汽车行业标准对汽车电气设备产品的防水试验要求主要有两类^[1]：

(1)装在发动机罩下或外露的产品需要经受10mi的IPX4防溅水试验：摆管法（弯管半径R=400mm，相邻两喷嘴的中心间距50mm，摆管中心点两边各180°弧段内布有喷嘴，每喷头直径0.4mm，水流量10L/min，水压80KPa。）^[2]

(2)装在驾驶室和乘客室及行李舱内的产品需要随10min的IPX3防淋水试验：摆管（弯管半径R=1000mm，相邻两喷嘴中心间距50mm，摆管中心点两边各60°弧段内布有喷嘴，每喷头直径0.4mm，水流量10L/min，水压80KPa）^[3]

国际ISO16750系列标准对道路用车辆电气及电子设备的防水试验要求，2003年版本引用的是德国汽车标准DIN 40050-9的条款，2006年版更换为引用ISO20653标准的要求。其中*严酷的是IPX9K（适用于所有车辆类型除乘客室的其他所有零部件防水试验）：85℃高压（8000kPa~10000kPa）热水以14~16L/mim的流量在图2所示4个位置各喷30S。图1中喷嘴和喷管尺寸a为100mm或者150mm,b为8mm或者10mm，α为30度。^{[4] [5][6]}

国内汽车电线束插接器待业标准QC417系列标准中高压水喷雾试验就是引用此IPX9K试验要求而成。^[7]

ISO 16750标准根据零部件不同车辆类型以及安装点位置分类，对应的IP防水代码如下：

对于私人用车，1）安装在乘客区域的零部件无特别暴露，适用IPX0级防水等级即无防护；2）发动机舱护罩底部的样品无溅水或者喷水暴露，仅仅有微小的雨点滴在非关键点上，招待绒防水等级；3）应用在发动机舱底部开口的防护区域和暴露区域的部件由于分别间接和直接暴露在溅水、喷水中要分别按IPX4和IPX4K来试验；4）而装配在外部区域的零件直接暴露在溅水、喷水中也适用IPX4K防水等级。

对于商用卡车、公共汽车、拖车和各种特种车辆对应安装在上述5种位置的零部件防水等级分别为：IPX0；IPX4；IPX4K；IPX6；IPX6K。

对于拖拉机及其拖车上的零部件，使用在有封闭驾驶室的仪表台上的零部件样品无特别暴露，适用IPX0等级；而对应使用在无封闭驾驶室依表板上的零件由于直接暴露在雨水中需要执行IPX3等级；直接暴露在溅水、喷水中的除仪表板以外其他非封区哉的零部件的防水等级为IPX4K。

对于摩托车产品，安装在保护区域的零部件暴露在雨水中转向之后间接暴露在溅水、喷水中，需要按IPX3等级试验；安装在手把、依表板以及车架上比较低的位置的零部件直接暴露在溅水、喷水（高速雨水）中。要按IPX4K执行。

对于特殊用途车辆安装在底盘、发动机和车身较低的部分的配件会碰到水中行驶时的水压，可以在IPX6强烈喷水试验（喷嘴的喷水口内径为12.5，试验样品至喷水口相距为2.5~3m，水流量为100L/min，喷水3分钟），IPX7短时浸水试验（样品底部到水面的距离至少为1m。试样顶部到水面距离至少为0.15m，浸水30分钟）或者IPX8持续浸水试验（客户协商，严格程度应比IPX7高）中任选一种测试。

IPX9K上面已有描述。

综合来看，IPX0~IPX8的试验要求与家用电器方面的IEC 60529标准和GB4208基本等同。IPX4K、IPX6K以及IPX9K属于机动车行业独有。^[8][9]

2.2 汽车灯具产品防水试验要求

1989年的汽车灯具环境试验标准要求各种类型汽车灯防水试验（封闭式灯除外）均应经受以下试验：

离样品固定转台400mm处的直管上布有间距为12.5mm的40个直径为1.2mm的喷头，试验时直喷水管绕45°轴线方向以23RPM速度旋转，转台以17RPM速度旋转，叶25.4L/min的流量98KPa水压总共喷淋试验样品30min。此要求与日本JIS D0203标准中对汽车零部件的防水要求S1大休等同。^[10][11]

将要在2007年12月1日开始实施的新版GB10485-2007标准对汽车外部照明灯具防水试验的要求有两种方式：

其中一种为试验箱内喷水弯管以60°/s的速度在样品两侧扫掠，转台转速按1~3RPM进行2个循环试验共10min。每个喷水孔水流量为0.6L/min，水压400KPa。这也是德是标准DIN40050-9中IPX4K的要求。^[12]

另外一种防水试验方法采用了美国SAE标准中对汽车灯具IP防水试验的规定：两个锥形喷头与旋转平面（转速为4.0RPM）的法线成45度角，降水速率2.5mm/min，持续喷水12小时。^[13]

2.3 汽车企业标准对防水试验的要求

一般来说大汽车公司的企业标准要严格于国际标准，不过具体到防水试验上，基本上在本国汽车待业或者ISO标准的基础上改进。

德国大众汽车公司对汽车电器电子产品的通用试验要求中对防水试验的要求就是引用自德DIN40050-9标准中的IPX9K的基本要求，不过对测试水温调整为10℃，喷水位置改为40度角，测试样品预处理达到一定的高温值来测。

美国通用汽车公司则引用ISO 20653标准的IP防水等级。

法国标志公司对汽车灯具的环境试验要求中引用 了DIN40050-9中的IPX4K的要求，不过把摆管旋转角度改为360度，测试时间在4bar水压下也相应加长到1个小时，1bar水压下修改为通电1小时断电2小时共进行8个循环试验。

日系汽车标准基本采用JIS D 0203的测试方法，其分类（表1）和具体要求如下：

表1 JISD0203标准防水试验等级

M1类测试使用温度为32℃的水按1.5RPM的转速让试样在水平轴周围旋转，试验共进行8小时。

M2类测试使用温度为60℃的水进行1小时测试。

R1类测试使用常温水在0.01MPa的水压下以1.9L//min的流量测试10min。

R2类测试使用常温水在0.03MPa的水压下以3.2L//min的流量测试10min。

S1和S2类测试直管上布置40个直径为1.2mm的喷头，分别以0.1MPa和0.3MPa的水压，24.5L/min和39.2L/min的流量进行30min和1h的喷淋。

D1、D2和D3浸水试验区别在于水温、浸水时间和样品浸入位置不同：D1类使用常温水浸到样品上表面5min（水温要比试样温度低10℃以上）；D2类使用30℃水浸到样品上表面以上100mm处保持10min；D3类使用50℃水浸到样品上表面以上100mm处保持10min。

R1，R2，S1，S2样品安装位置，转盘以及水管旋转速度见图4。

3 机动车零部件产品防水试验设备选型要求

综合国内汽车零部件标准测试要求，可以选择单一功能的试验箱或者集几种功能于一体的综合试验装置。在一台箱式综合试验装置实现要考虑以下问题：

GB/T 10485-1989和日本JIS D0203标准中R1，R2，S1，S2测试要求合并做成一套。控制方面严格按照标准要求就可满足需要；

IPX3，IPX4，IPX4K本身可以用一套摆管实现（图5），喷水孔直径0.4mm用于IPX3和IPX4，0.8mm用于IPX4K，摆管根据样品尺寸选择200mm，400mm，600mm，800mm；转台转速控制在1~3RPM可调；

SAE J575标准中要求的2个45°喷头在考试试验箱空间的基础上安装在箱内顶面处;

IPX9K测试装置可拆卸,装在上述摆管正下方.需要增加加热装置\温度控制装置和高压调节装置以实现85℃热水和8000到10000KPa水压.也需要根据实际用水量来合理计算储水罐的容积大小。

由于许多样品测试均要通电进行，各种**防护措施显得尤为重要。设备要满足水压、流量可调；转台速度、高度可调；水温、时间可控；通、断电方便转换。这样一台综合防水试验装置技术含量较高，与单一功能设备相比总体上节约成本。

4 结束语

现在人们越来越重视IP防水试验对质量控制方面的作用，零部件厂给各大整车厂配套相关产品必须要满足相关的标准试验要求，世界汽车产业日益全球化采购，我国汽车零配件产业要跟上国际竞争的步伐，就必须要忠实做好自己的产品，在产品设计阶段就按各种相关标准做好验证工作，通过IP防水试验以及其他相关试验发现问题马上解决，企业才能立于不败之地。

参考文献：

[1]QC/T 413-2002汽车电气设备基本技术条件

[2]GB/T 4942.1-2001旋转电机外壳防护等级

[3]GB/T 4942.2-1993低压电器外壳防护等级

[4]ISO 16750.1-2006道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验 第1部分:一般规定

[5]DIN 40050-9:1993 道路车辆IP防护等级 防外来物、防水和防接触电器装备

[6]ISO 20653-2006 Road vehicles Degrees of protection (IP-Code) Protection of electrical equipment against foreign objects, water and access

[7] QC/T 417.1-2001车用电线束插接器具第1部分 定义 试验方法和一般性能要求

[8] IEC 60529-2001 外壳防护等级(IPCODE)

[9] GB 4208-1993外壳防护等级(IP代码)

[10] GB/T 10485-1989 汽车及挂车外部照明和信号装置的基本环境试验

[11] JIS D 0203-1994 汽车部件的耐湿及耐水试验方法

[12] GB/T 10485-2007 道路车辆外部照明和光信号装置环境耐久性

[13] SAE J575-2006  总宽度小于2032mm的车辆用照明装置和部件的试验方法和装备