以下技術(shù)文章轉(zhuǎn)至《環(huán)境技術(shù)》第148期，作者：張成才，特此感謝《環(huán)境技術(shù)》提供！

機(jī)動車零部件產(chǎn)品防水試驗概述以及防水設(shè)備選型探討

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

中國電器科學(xué)研究院機(jī)動車零部件檢測部  張成才

摘 要：機(jī)動車零部件產(chǎn)品通過防水試驗來驗證產(chǎn)品的可靠性能，本文簡單介紹了國內(nèi)外機(jī)動車 零部件產(chǎn)品IP防水等級試驗的基本要求，在此基礎(chǔ)上對防水試驗設(shè)備選型方面做出了一點(diǎn)探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)動車零部件；防水試驗

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

汽車、摩托車等機(jī)動車零部件產(chǎn)品試驗中IP （International Protection）防護(hù)等級試驗是考察這些產(chǎn)品可靠性能力的重要一環(huán)，IP防水試驗為整車以及零部件產(chǎn)品密封性提供可靠性依據(jù)。分析國內(nèi)外的機(jī)動車零部件標(biāo)準(zhǔn)有助于熟悉各種標(biāo)準(zhǔn)的差異，從而可以為防水試驗設(shè)備選型提供有益的幫助。

2 機(jī)動車零部件產(chǎn)品防水試驗要求

2.1 汽車電氣設(shè)備產(chǎn)品的防水試驗要求   

我國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對汽車電氣設(shè)備產(chǎn)品的防水試驗要求主要有兩類^[1]：

(1)裝在發(fā)動機(jī)罩下或外露的產(chǎn)品需要經(jīng)受10mi的IPX4防濺水試驗：擺管法（彎管半徑R=400mm，相鄰兩噴嘴的中心間距50mm，擺管中心點(diǎn)兩邊各180°弧段內(nèi)布有噴嘴，每噴頭直徑0.4mm，水流量10L/min，水壓80KPa。）^[2]

(2)裝在駕駛室和乘客室及行李艙內(nèi)的產(chǎn)品需要隨10min的IPX3防淋水試驗：擺管（彎管半徑R=1000mm，相鄰兩噴嘴中心間距50mm，擺管中心點(diǎn)兩邊各60°弧段內(nèi)布有噴嘴，每噴頭直徑0.4mm，水流量10L/min，水壓80KPa）^[3]

國際ISO16750系列標(biāo)準(zhǔn)對道路用車輛電氣及電子設(shè)備的防水試驗要求，2003年版本引用的是德國汽車標(biāo)準(zhǔn)DIN 40050-9的條款，2006年版更換為引用ISO20653標(biāo)準(zhǔn)的要求。其中*嚴(yán)酷的是IPX9K（適用于所有車輛類型除乘客室的其他所有零部件防水試驗）：85℃高壓（8000kPa~10000kPa）熱水以14~16L/mim的流量在圖2所示4個位置各噴30S。圖1中噴嘴和噴管尺寸a為100mm或者150mm,b為8mm或者10mm，α為30度。^{[4] [5][6]}

國內(nèi)汽車電線束插接器待業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC417系列標(biāo)準(zhǔn)中高壓水噴霧試驗就是引用此IPX9K試驗要求而成。^[7]

ISO 16750標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)零部件不同車輛類型以及安裝點(diǎn)位置分類，對應(yīng)的IP防水代碼如下：

對于私人用車，1）安裝在乘客區(qū)域的零部件無特別暴露，適用IPX0級防水等級即無防護(hù)；2）發(fā)動機(jī)艙護(hù)罩底部的樣品無濺水或者噴水暴露，僅僅有微小的雨點(diǎn)滴在非關(guān)鍵點(diǎn)上，招待絨防水等級；3）應(yīng)用在發(fā)動機(jī)艙底部開口的防護(hù)區(qū)域和暴露區(qū)域的部件由于分別間接和直接暴露在濺水、噴水中要分別按IPX4和IPX4K來試驗；4）而裝配在外部區(qū)域的零件直接暴露在濺水、噴水中也適用IPX4K防水等級。

對于商用卡車、公共汽車、拖車和各種特種車輛對應(yīng)安裝在上述5種位置的零部件防水等級分別為：IPX0；IPX4；IPX4K；IPX6；IPX6K。

對于拖拉機(jī)及其拖車上的零部件，使用在有封閉駕駛室的儀表臺上的零部件樣品無特別暴露，適用IPX0等級；而對應(yīng)使用在無封閉駕駛室依表板上的零件由于直接暴露在雨水中需要執(zhí)行IPX3等級；直接暴露在濺水、噴水中的除儀表板以外其他非封區(qū)哉的零部件的防水等級為IPX4K。

對于摩托車產(chǎn)品，安裝在保護(hù)區(qū)域的零部件暴露在雨水中轉(zhuǎn)向之后間接暴露在濺水、噴水中，需要按IPX3等級試驗；安裝在手把、依表板以及車架上比較低的位置的零部件直接暴露在濺水、噴水（高速雨水）中。要按IPX4K執(zhí)行。

對于特殊用途車輛安裝在底盤、發(fā)動機(jī)和車身較低的部分的配件會碰到水中行駛時的水壓，可以在IPX6強(qiáng)烈噴水試驗（噴嘴的噴水口內(nèi)徑為12.5，試驗樣品至噴水口相距為2.5~3m，水流量為100L/min，噴水3分鐘），IPX7短時浸水試驗（樣品底部到水面的距離至少為1m。試樣頂部到水面距離至少為0.15m，浸水30分鐘）或者IPX8持續(xù)浸水試驗（客戶協(xié)商，嚴(yán)格程度應(yīng)比IPX7高）中任選一種測試。

IPX9K上面已有描述。

綜合來看，IPX0~IPX8的試驗要求與家用電器方面的IEC 60529標(biāo)準(zhǔn)和GB4208基本等同。IPX4K、IPX6K以及IPX9K屬于機(jī)動車行業(yè)獨(dú)有。^[8][9]

2.2 汽車燈具產(chǎn)品防水試驗要求

1989年的汽車燈具環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)要求各種類型汽車燈防水試驗（封閉式燈除外）均應(yīng)經(jīng)受以下試驗：

離樣品固定轉(zhuǎn)臺400mm處的直管上布有間距為12.5mm的40個直徑為1.2mm的噴頭，試驗時直噴水管繞45°軸線方向以23RPM速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臺以17RPM速度旋轉(zhuǎn)，葉25.4L/min的流量98KPa水壓總共噴淋試驗樣品30min。此要求與日本JIS D0203標(biāo)準(zhǔn)中對汽車零部件的防水要求S1大休等同。^[10][11]

將要在2007年12月1日開始實施的新版GB10485-2007標(biāo)準(zhǔn)對汽車外部照明燈具防水試驗的要求有兩種方式：

其中一種為試驗箱內(nèi)噴水彎管以60°/s的速度在樣品兩側(cè)掃掠，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速按1~3RPM進(jìn)行2個循環(huán)試驗共10min。每個噴水孔水流量為0.6L/min，水壓400KPa。這也是德是標(biāo)準(zhǔn)DIN40050-9中IPX4K的要求。^[12]

另外一種防水試驗方法采用了美國SAE標(biāo)準(zhǔn)中對汽車燈具IP防水試驗的規(guī)定：兩個錐形噴頭與旋轉(zhuǎn)平面（轉(zhuǎn)速為4.0RPM）的法線成45度角，降水速率2.5mm/min，持續(xù)噴水12小時。^[13]

2.3 汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對防水試驗的要求

一般來說大汽車公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格于國際標(biāo)準(zhǔn)，不過具體到防水試驗上，基本上在本國汽車待業(yè)或者ISO標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上改進(jìn)。

德國大眾汽車公司對汽車電器電子產(chǎn)品的通用試驗要求中對防水試驗的要求就是引用自德DIN40050-9標(biāo)準(zhǔn)中的IPX9K的基本要求，不過對測試水溫調(diào)整為10℃，噴水位置改為40度角，測試樣品預(yù)處理達(dá)到一定的高溫值來測。

美國通用汽車公司則引用ISO 20653標(biāo)準(zhǔn)的IP防水等級。

法國標(biāo)志公司對汽車燈具的環(huán)境試驗要求中引用 了DIN40050-9中的IPX4K的要求，不過把擺管旋轉(zhuǎn)角度改為360度，測試時間在4bar水壓下也相應(yīng)加長到1個小時，1bar水壓下修改為通電1小時斷電2小時共進(jìn)行8個循環(huán)試驗。

日系汽車標(biāo)準(zhǔn)基本采用JIS D 0203的測試方法，其分類（表1）和具體要求如下：

表1 JISD0203標(biāo)準(zhǔn)防水試驗等級

M1類測試使用溫度為32℃的水按1.5RPM的轉(zhuǎn)速讓試樣在水平軸周圍旋轉(zhuǎn)，試驗共進(jìn)行8小時。

M2類測試使用溫度為60℃的水進(jìn)行1小時測試。

R1類測試使用常溫水在0.01MPa的水壓下以1.9L//min的流量測試10min。

R2類測試使用常溫水在0.03MPa的水壓下以3.2L//min的流量測試10min。

S1和S2類測試直管上布置40個直徑為1.2mm的噴頭，分別以0.1MPa和0.3MPa的水壓，24.5L/min和39.2L/min的流量進(jìn)行30min和1h的噴淋。

D1、D2和D3浸水試驗區(qū)別在于水溫、浸水時間和樣品浸入位置不同：D1類使用常溫水浸到樣品上表面5min（水溫要比試樣溫度低10℃以上）；D2類使用30℃水浸到樣品上表面以上100mm處保持10min；D3類使用50℃水浸到樣品上表面以上100mm處保持10min。

R1，R2，S1，S2樣品安裝位置，轉(zhuǎn)盤以及水管旋轉(zhuǎn)速度見圖4。

3 機(jī)動車零部件產(chǎn)品防水試驗設(shè)備選型要求

綜合國內(nèi)汽車零部件標(biāo)準(zhǔn)測試要求，可以選擇單一功能的試驗箱或者集幾種功能于一體的綜合試驗裝置。在一臺箱式綜合試驗裝置實現(xiàn)要考慮以下問題：

GB/T 10485-1989和日本JIS D0203標(biāo)準(zhǔn)中R1，R2，S1，S2測試要求合并做成一套。控制方面嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求就可滿足需要；

IPX3，IPX4，IPX4K本身可以用一套擺管實現(xiàn)（圖5），噴水孔直徑0.4mm用于IPX3和IPX4，0.8mm用于IPX4K，擺管根據(jù)樣品尺寸選擇200mm，400mm，600mm，800mm；轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速控制在1~3RPM可調(diào)；

SAE J575標(biāo)準(zhǔn)中要求的2個45°噴頭在考試試驗箱空間的基礎(chǔ)上安裝在箱內(nèi)頂面處;

IPX9K測試裝置可拆卸,裝在上述擺管正下方.需要增加加熱裝置\溫度控制裝置和高壓調(diào)節(jié)裝置以實現(xiàn)85℃熱水和8000到10000KPa水壓.也需要根據(jù)實際用水量來合理計算儲水罐的容積大小。

由于許多樣品測試均要通電進(jìn)行，各種**防護(hù)措施顯得尤為重要。設(shè)備要滿足水壓、流量可調(diào)；轉(zhuǎn)臺速度、高度可調(diào)；水溫、時間可控；通、斷電方便轉(zhuǎn)換。這樣一臺綜合防水試驗裝置技術(shù)含量較高，與單一功能設(shè)備相比總體上節(jié)約成本。

4 結(jié)束語

現(xiàn)在人們越來越重視IP防水試驗對質(zhì)量控制方面的作用，零部件廠給各大整車廠配套相關(guān)產(chǎn)品必須要滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)試驗要求，世界汽車產(chǎn)業(yè)日益全球化采購，我國汽車零配件產(chǎn)業(yè)要跟上國際競爭的步伐，就必須要忠實做好自己的產(chǎn)品，在產(chǎn)品設(shè)計階段就按各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做好驗證工作，通過IP防水試驗以及其他相關(guān)試驗發(fā)現(xiàn)問題馬上解決，企業(yè)才能立于不敗之地。

參考文獻(xiàn)：

[1]QC/T 413-2002汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件

[2]GB/T 4942.1-2001旋轉(zhuǎn)電機(jī)外殼防護(hù)等級

[3]GB/T 4942.2-1993低壓電器外殼防護(hù)等級

[4]ISO 16750.1-2006道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗 第1部分:一般規(guī)定

[5]DIN 40050-9:1993 道路車輛IP防護(hù)等級 防外來物、防水和防接觸電器裝備

[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車用電線束插接器具第1部分 定義 試驗方法和一般性能要求

[8] IEC 60529-2001 外殼防護(hù)等級(IPCODE)

[9] GB 4208-1993外殼防護(hù)等級(IP代碼)

[10] GB/T 10485-1989 汽車及掛車外部照明和信號裝置的基本環(huán)境試驗

[11] JIS D 0203-1994 汽車部件的耐濕及耐水試驗方法

[12] GB/T 10485-2007 道路車輛外部照明和光信號裝置環(huán)境耐久性

[13] SAE J575-2006  總寬度小于2032mm的車輛用照明裝置和部件的試驗方法和裝備