Nghiên cứu, xác định độ bền mài mòn của kính chắn gió ô tô bằng phương pháp thực nghiệm

TS. ĐẶNG VIỆT HÀ Cục Đăng kiểm Việt Nam

TÓM TẮT: Kính chắn gió ô tô là một trong những linh kiện quan trọng đảm bảo khả năng che chắn, bảo vệ và quan sát cho người lái, hành khách. Trong quá trình sử dụng, do chịu ảnh hưởng của môi trường làm việc nên gây ra mài mòn trên bề mặt kính, do đó làm giảm chất lượng quang học của kính. Bài báo trình bày phương pháp xác định độ bền mài mòn của kính chắn gió ô tô bằng thực nghiệm.

TỪ KHÓA: Độ bền mài mòn, kính chắn gió ô tô.

Abstract: Automobile windscreen is one of the important components to ensure the shield ability, protection and observability of driver and passengers. In the process of use, environment causes abrasion on the winscreen surface, so that reducing the optical quality of the winscreen. This paper presents an experimental method for detemination of the resistance to abrasion for automobile windscreen.

Keywords: Resistance to abrasion, windscreen.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Kính chắn gió là linh kiện quan trọng trên ô tô, đảm bảo che chắn và khả năng quan sát cho người lái cũng như hành khách trong xe. Trong quá trình hoạt động của xe, kính ô tô thường xuyên tiếp xúc với điều kiện khắc nghiệt về biến thiên nhiệt độ, ma sát với môi trường không khí và bụi bẩn. Mặt khác, hoạt động của cần gạt nước trên bề mặt kính trong thời gian dài cũng là nguyên nhân gây ra sự mài mòn bề mặt (Hình 1.1). Do đó, ngoài việc đảm bảo các đặc tính về độ bền cơ học, chất lượng quang học, khả năng chịu tác động của nhiệt độ, độ ẩm, hóa chất, kính chắn gió ô tô còn phải đảm bảo khả năng chịu mài mòn ở mức độ nhất định.

Hình 1.1: Hiện tượng mài mòn kính ô tô

Các thử nghiệm liên quan tới đánh giá độ bền mài mòn của kính chắn gió đã được nghiên cứu, đưa ra thành tiêu chuẩn và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Tại Việt Nam, để nâng cao việc quản lý chất lượng kính ô tô thì việc nghiên cứu thử nghiệm đánh giá chất lượng kính nói chung và thử nghiệm đánh giá độ bền mài mòn kính chắn gió nói riêng là một yêu cầu cấp thiết.

2. NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÀI MÒN TỚI CHẤT LƯỢNG QUANG HỌC KÍNH CHẮN GIÓ

Sự mài mòn xảy ra đối với kính chắn gió ô tô do những nguyên nhân chủ yếu sau:

- Do đặc thù phải làm sạch kính, đảm bảo khả năng quan sát trong điều kiện trời mưa nên cần gạt nước là một bộ phận không thể thiếu trên ô tô. Tuy nhiên, do tiếp xúc trực tiếp trên bề mặt ngoài của kính chắn gió nên quá trình ma sát thường xuyên giữa kính và cần gạt nước tạo ra sự mài mòn của kính theo thời gian.

- Do kính là một bộ phận tạo nên hình dáng khí động học của xe nên khi xe hoạt động luồng không khí mang theo bụi bẩn và nhiệt độ thay đổi thổi trên bề mặt ngoài của kính chắn gió cũng gây ra mài mòn.

- Cũng với đặc thù là một bộ phận che chắn của xe nên kính chắn gió thường xuyên tiếp xúc với các điều kiện khắc nghiệt của môi trường bao gồm nhiệt độ và các chất hóa học. Sau một thời gian dài, quá trình hóa học và nhiệt sẽ làm thay đổi phần nào tính chất cơ hóa lớp bề mặt ngoài của kính, từ đó làm thay đổi cơ tính và khả năng chịu mài mòn của kính.

Hình 2.1: Ảnh hưởng của điều kiện môi trường

Với đặc thù phải đảm bảo chất lượng quang học của kính sau thời gian chịu mài mòn nên chỉ tiêu đánh giá độ mài mòn kính chắn gió ô tô được cụ thể hóa bằng hệ số khuếch tán quang học sau khi mài mòn.

3. TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỘ MÀI MÒN

Hiện nay, quy chuẩn đang được áp dụng trong thử nghiệm và đánh giá chất lượng kính ô tô là QCVN 32:2011/BGTVT được xây dựng trên cơ sở UNECE R43 Revision 2.

Theo yêu cầu quy định tại Quy chuẩn này, mẫu thử hình vuông phẳng được cắt ra từ mẫu kính chắn gió, có kích thước 100 x 100mm, cả hai bề mặt gần như phẳng và song song, nếu cần thiết có thể khoan thêm một lỗ đường kính 6,4 mm + 0,2 mm. Sau khi rửa sạch, mẫu thử được bảo quản cẩn thận để chống hư hại hoặc bị bẩn trên bề mặt. Đo độ khuếch tán trước và sau khi mài mòn trên máy đo chuyên dụng.

Độ truyền sáng được tính theo công thức (1) với điều kiện đo như Bảng 3.1:

 

 

Bảng 3.1. Điều kiện đo độ truyền sáng

Hệ số khuếch tán (độ mờ) được tính theo công thức sau: (T_d/T_t) × 100%(2)

với T_t = T₂/T_1.

Kính an toàn được coi như đạt yêu cầu phép thử độ bền mài mòn nếu khuếch tán ánh sáng sau mài mòn không vượt quá 2%.

4. THỬ NGHIỆM

4.1. Thiết bị thử nghiệm

Thiết bị thử nghiệm gồm:

- Thiết bị mài kính;

- Thiết bị đo hệ số khuếch tán ánh sáng (độ mờ).

Thiết bị mài kính với mục đích tạo ra các vết mòn giống như kính thực tế trong quá trình sử dụng. Thiết bị gồm một bàn tròn đặt nằm ngang, quay ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ 65 - 75 vòng/phút. Hai bên bàn tròn lắp 2 bánh mài có khối lượng 500g quay ngược chiều quay của bàn tròn. Bánh mài mòn có đường kính từ 45 đến 50mm, dày 12,5mm, bao gồm một lớp bột mài mòn đặc biệt gắn trên nền cao su có độ cứng trung bình. Các bánh mài mòn này có độ cứng 72 IRHD±5 IRHD (Hình 4.1).

Hình 4.1: Thiết bị mài kính

Hệ số khuếch tán quang học được tính trên cơ sở đo được hệ số truyền sáng bằng máy đo chuyên dụng (Hình 4.2):

Hình 4.2: Sơ đồ máy đo độ khuếch tán quang học

Thiết bị bao gồm một tế bào quang điện với một quả cầu tích phân đường kính a bằng từ 200 đến 250mm. Quả cầu có hai lỗ cho ánh sáng đi qua, một lỗ vào và một lỗ ra. Lỗ vào có đường kính ít nhất gấp đôi đường kính của chùm tia sáng. Lỗ ra có dạng ống bẫy sáng hoặc vật phản xạ.

4.2. Mẫu thử

Tiến hành thử nghiệm trên một tấm kính chắn gió của ô tô khách 29 chỗ điển hình với thông số kỹ thuật của kính như Bảng 4.1.

Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật kính thử

Hình 4.3: Kính chắn gió thử nghiệm

4.3. Quy trình thử nghiệm

Quy trình thử nghiệm gồm các bước cơ bản sau:

- Mài đá (đảm bảo chất lượng đá mài);

- Hiệu chỉnh thiết bị mài kính;

- Mài cạnh đá;

- Lắp gá mẫu kính thử lên máy đo;

- Hiệu chỉnh Hazemeter.

Hình 4.4: Mài đá trước khi mài kính

Hiệu chỉnh Hazemeter được thực hiện như sau:

- Đo độ mờ ban đầu;

- Lắp kính;

- Mài kính;

- Lau kính;

- Đo độ mờ sau khi mài;

- Tổng hợp kết quả đo.

Hình 4.5: Đo độ mờ trên máy

 

5. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

- Thực hiện thử nghiệm 30 lần trên mỗi mẫu thử (3 mẫu thử).

- Sau khi xử lý kết quả thử nghiệm bằng lý thuyết xác suất thống kê toán học, nhóm nghiên cứu nhận được kết quả cụ thể như Bảng 5.1.

Bảng 5.1. Kết quả thử nghiệm

Nhận xét:

Từ bảng kết quả thử nghiệm ở trên, các mẫu kính chắn gió đạt yêu cầu phép thử độ bền mài mòn theo QCVN 32:2011/BGTVT vì phát tán ánh sáng sau mài mòn không vượt quá 02%.

6. KẾT LUẬN

Xác định độ bền mài mòn kính chắn gió ô tô được thực hiện trên thiết bị hiện đại đáp ứng các yêu cầu của Quy chuẩn QCVN 32:2011/BGTVT (tương đương UNECE R43) cho kết quả chính xác và độ tin cậy cao.

Bên cạnh việc sử dụng để đánh giá chất lượng kính chắn gió, phương pháp nghiên cứu và các kết quả thử nghiệm có thể sử dụng làm tài liệu phục vụ giảng dạy. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn phục vụ công tác nghiên cứu khoa học, nghiên cứu phát triển sản xuất sản phẩm kính chắn gió ô tô.

Tài liệu tham khảo

[1]. Cao Trọng Hiền, Nguyễn Văn Bang, Trịnh Chí Thiện (1995), Thí nghiệm ô tô, Trường Đại học GTVT.

[2]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Thị Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (2005), Lý thuyết ô tô, NXB. Khoa học kỹ thuật.

[3]. Trần Ngọc Hợi (2000), Vật lý Đại cương, NXB. Giáo Dục.

[4]. QCVN 32:2011/BGTVT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kính an toàn của xe ô tô.

[5]. TS. Đặng Việt Hà (2012), Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Nghiên cứu chế tạo thiết bị 3D-H phục vụ công tác thử nghiệm xe cơ giới, DT114012, Hà Nội.

[6]. Trung tâm Thử nghiệm xe cơ giới, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Cơ sở, Nghiên cứu, đánh giá khả năng và đưa ra lộ trình áp dụng tiêu chuẩn kính chắn gió và kính của ô tô trong kiểm tra chất lượng, an toàn kỹ thuật.

[7]. UNECE R43, Uniform provisions concerning the approval of safety glazing materials and their installation on vehicles.