I materiali che compongono l’esterno dell’autovettura sono soggetti ad intense sollecitazioni provocate dall’esposizione continua a luce solare, radiazioni ultraviolette, umidità, pioggia e rugiada.
L’esposizione prolungata di questi materiali agli agenti atmosferici provoca molti danni, tra cui:
• corrosione
• mutamento del colore
• perdita di brillantezza
• screpolature
• velature
• sfarinamento
• fragilità
• formazione di vesciche
• diminuzione della robustezza
Se ti stai chiedendo perché la corrosione rappresenti un così grave problema per la componentistica automotive, ti invito a leggere questo articolo di approfondimento.
Uno dei test che effettuiamo qui in MotivexLab, molto utile per prevenire alcune di queste problematiche, come l’ossidazione e l’invecchiamento accelerato dei materiali, è il test di esposizione alla radiazione UV, in grado di riprodurre e simulare in pochi giorni o settimane, i danni subiti dai materiali dopo mesi o anni di esposizione alle radiazioni ultraviolette.
Oggi voglio parlarti di questo test che viene svolto secondo la norma SAE J2020, specifica per il settore automotive.
Ma, partiamo per gradi.
Che cos’è la norma SAE J2020?
L’ente americano SAE “Society of Automotive Engineers” ha elaborato un metodo di prova che permette di eseguire un invecchiamento accelerato in laboratorio mediante l’utilizzo di una tecnologia dotata di lampade UV per garantire che i materiali non perdano la loro bellezza estetica dopo anni di esposizione ai raggi ultravioletti.
Questo metodo di prova è la SAE J2020 “Accelerated Exposure of Automotive Exterior Materials Using a Fluorescent UV and Condensation Apparatus”.
Lo scopo della norma SAE J2020 è quello di definire le condizioni operative dell’apparecchiatura a luce fluorescente ultravioletta e a condensazione, utilizzata per la componentistica esterna delle automobili.
La preparazione del campione, la durata del test e la valutazione delle prestazioni è definita nelle specifiche dei materiali di ciascun produttore automobilistico
Questo metodo di prova è progettato per simulare le condizioni ambientali estreme a cui è sottoposto l’esterno dell’automobile, però in un lasso di tempo ridotto rispetto al normale utilizzo dell’auto, al fine di prevedere le prestazioni dei materiali esterni con cui è costruita.
Come avviene la procedura di prova secondo SAE J2020?
Secondo la norma SAE J2020, i campioni di prova devono essere posizionati all’interno di porta campioni, con le superfici di prova da analizzare rivolte verso la lampada. I provini devono essere esposti entro un’area di 210 mm di altezza per 900 mm di larghezza su ciascun lato dell’apparecchiatura.
Successivamente bisogna programmare il Cycle Timer, per ottenere le seguenti condizioni di prova: 8 ore di esposizione alla luce UV a 70 °C, alternate a 4 ore di esposizione alla condensa a 50 °C.
La macchina UV opera continuamente ripetendo il ciclo definito, fatta eccezione per i periodi di manutenzione dello strumento o di ispezione dei campioni di prova, per cui è necessario interrompere il funzionamento della macchina.
I campioni devono essere ispezionati settimanalmente durante il ciclo di condensazione per verificare la presenza di condensa.
Per ridurre al minimo qualsiasi effetto provocato dalla possibile disomogeneità di esposizione a temperatura o alla luce UV, i campioni devono essere riposizionati periodicamente e ruotati orizzontalmente una volta alla settimana.
Come devono essere posizionati i campioni di prova secondo la SAE J2020?
Le dimensioni del campione da analizzare, se non sono concordate dalle parti interessate, possono essere di:
• 50 mm x 75 mm,
• 75 mm x 100 mm,
• 75 mm x 150 mm,
• 100 mm x 150 mm
È consigliato avere dei campioni che non sono ancora stati esposti alle lampade UV, in modo da averli come riferimento e poterli utilizzare come metro di paragone per i campioni che invece sono sottoposti alla prova.
Per i provini che hanno dei materiali isolanti, come plastica o schiume, lo spessore massimo del provino dovrebbe essere di 30 mm, al fine di riuscire di consentire il trasferimento di calore per la condensazione.
Nel caso di eccessiva flessibilità del provino, questo dovrà essere fissato a un pannello di supporto in alluminio.
I fori all’interno dei provini, che hanno dimensioni superiori ai 2 mm, ed eventuali aperture superiori a 1 mm attorno ai provini di forma irregolare, devono essere sigillati per evitare l’accumulo di vapore acqueo.
Ma per capire meglio come si svolge la prova, dobbiamo capire come funziona e com’è strutturata la macchina per il test UV.
Come funziona il test di invecchiamento accelerato UV?
La camera UV sottopone i campioni a cicli alternati di luce UV per poter simulare gli effetti provocati dalla luce solare, attraverso l’utilizzo di lampade ultraviolette a fluorescenza (UV).
Invece gli effetti provocati dalla pioggia e dall’umidità vengono simulati attraverso la generazione di condensa e l’impiego di spray d’acqua.
L’apparecchiatura è dotata di quattro sistemi principali.
Le lampade fluorescenti UVA, che sono in grado di simulare la luce del sole, in particolare il range di lunghezza d’onda più dannoso per i materiali (365 ÷ 295 nm).
Il controllo dell’irraggiamento SOLAR EYE è utile per mantenere costante l’intensità della luce UV per tutta la durata del test.
Questo sistema è fondamentale perché i cambiamenti dell’intensità della luce e della variazione dello spettro, possono influenzare la velocità e il tipo di degradazione dei materiali.
Il meccanismo di condensazione, invece, serve per simulare l’attacco dell’umidità sui particolari da parte dell’ambiente esterno.
In alcuni ambienti, i materiali sono sottoposti a delle condizioni climatiche rigide e complicate, per cui rimangono bagnati per più di 12 ore al giorno e la causa principale di questo fenomeno non è la pioggia, bensì la rugiada.
Quindi, la camera UV utilizza un meccanismo di condensazione che attraverso una vasca riscaldata, situata sul fondo della macchina, produce vapore e simula la rugiada che si deposita sul materiale metallico.
Infine abbiamo il sistema di spray d’acqua, chiamato anche WATER SPRAY, che è in grado di simulare:
• lo shock termico, attraverso brevi periodi di spruzzatura;
• l’erosione meccanica, attraverso lunghi periodi di spruzzatura.
Negli ambienti esterni, quando i materiali sono esposti alla luce solare e, subito dopo a un raffreddamento improvviso provocato dalla pioggia, avviene un cambiamento improvviso di temperatura.
Il risultato di questo fenomeno provoca sia lo shock termico sia l’erosione meccanica, generando danni molto importanti ai materiali.
Ti ricordo, che il reparto di simulazione degli invecchiamenti accelerati di MotivexLab dispone di una vasta gamma di test, tra cui:
• test nebbia salina
• xenotest
• test in cella climatica (shock termico)
• prove di corrosione cicliche (cyclic corrosion)
• valutazione del colore e colorimetria
• valutazione del gloss
• misurazione della rugosità
• impact test e colpi di pietra
Se vuoi approfondire il mondo degli invecchiamenti accelerati, ti invito a richiedere la tua copia di “Nebbia Salina, Viaggio alla Scoperta degli Invecchiamenti Accelerati”.
Se vuoi avere maggiori informazioni puoi scrivere a laboratorio@motivexlab.com o contattare lo 0119370516
Spero di incontrarti presto!
Chiara Russo
