(插入力和拔脫力耐燃性和導(dǎo)電性耐磨性和污染性等)
四、膠管的耐久性試驗(yàn)
膠管的耐久性試驗(yàn)可反映膠管的實(shí)際使用性能和使用壽命,主要的方法有:
1. 熱空氣老化 將膠管放在烘箱中,經(jīng)一定時(shí)間后測(cè)定老化后膠管各項(xiàng)性能的變化,或?qū)⒛z管纏繞在一圓筒上,在烘箱中老化一段時(shí)間后取出拉直,看是否產(chǎn)生裂紋。
2. 封入介質(zhì)的老化試驗(yàn) 由于介質(zhì)流過(guò)膠管的內(nèi)部會(huì)使橡膠及其中的添加劑,增強(qiáng)織物以及粘合層都會(huì)發(fā)生化學(xué)變化,只用熱空氣老化或疲勞試驗(yàn)作為耐久性評(píng)價(jià)是不充分的,的是按實(shí)際使用狀況長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行液壓脈沖和循環(huán)介質(zhì)來(lái)考查老化性能,但對(duì)大量的膠管試驗(yàn),一般是通過(guò)在膠管中封入介質(zhì)進(jìn)行老化后來(lái)檢驗(yàn)?zāi)z管的性能,如物理性能,耐壓性能,低溫性能和真空性能等的變化。在燃油膠管的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了在60℃溫度下用含氧燃油在膠管中循環(huán)1000h后,測(cè)定膠管的吸扁性,彎曲性,耐臭氧性,爆破壓力,粘合強(qiáng)度和低溫曲撓性的方法。
3.氣候循環(huán)條件下的老化試驗(yàn) 循環(huán)老化是一種多參數(shù),模擬實(shí)際使用條件的加速老化試驗(yàn)方法,可以使用現(xiàn)有設(shè)備,按順序重復(fù)循環(huán)進(jìn)行各單項(xiàng)老化試驗(yàn),也可采用多因素,人工模擬的加速老化試驗(yàn)箱進(jìn)行,這些因素包括氧,熱,臭氧,紫外光,濕氣和其他液體以及動(dòng)態(tài)拉伸等。已有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按一定的程序循環(huán)改變溫度濕度等條件進(jìn)行加速老化,然后測(cè)定膠管的外觀(如噴霜和裂紋)和各項(xiàng)性能變化。
4.疲勞壽命試驗(yàn) 汽車(chē)膠管使用時(shí),要經(jīng)受機(jī)械振動(dòng),外界環(huán)境和內(nèi)部介質(zhì)的長(zhǎng)期作用,模擬這些條件的疲勞壽命試驗(yàn)可分以下三類(lèi):
—回轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn) 將一組膠管的兩端分別安裝在相互平行的非動(dòng)和可動(dòng)水平桿上,可動(dòng)桿的兩端與一轉(zhuǎn)盤(pán)相連,裝盤(pán)以800r/min的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)膠管的一端在垂直方向作圓形回轉(zhuǎn),封住可動(dòng)端的接頭,非動(dòng)端與液壓源相連,施加一定的壓力,記錄產(chǎn)生泄漏和破壞的時(shí)間。
—無(wú)曲撓液壓脈沖試驗(yàn) 將試樣彎曲90°或180°,按膠管使用狀況施加介質(zhì)壓力,脈沖頻率,液體溫度和環(huán)境溫度,直到規(guī)定的脈沖循環(huán)次數(shù)或直到出現(xiàn)泄漏和破壞,記錄是否破壞或出現(xiàn)故障的次數(shù)。
—伴隨曲撓振動(dòng)的液壓脈沖試驗(yàn) 在施加脈沖壓力的同時(shí)伴隨周期曲撓,包括適于橡膠塑料軟管組合件的曲撓液壓脈沖試驗(yàn)(半Ω試驗(yàn))和適于鋼絲增強(qiáng)的橡膠塑料軟管組合件的曲撓液壓脈沖試驗(yàn),兩者的差別是活動(dòng)的管端的安裝方向不同。
液壓脈沖試驗(yàn)通常是在150%的工作壓力下進(jìn)行的。用這種方法評(píng)價(jià)膠管及組合件的耐久性時(shí),還可根據(jù)需要設(shè)定各種復(fù)雜的溫度和壓力的變化程序來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。
5.膠管臭氧老化試驗(yàn) 靜態(tài)拉伸條件下的試驗(yàn)一般是將膠管裁成長(zhǎng)條試樣拉伸20%或彎成圓環(huán),或?qū)⒛z管固定在能使膠管拉伸120%的圓柱上,也可直接將膠管彎成半圓環(huán),繞在直徑為膠管內(nèi)徑120%的芯軸上,在一定的臭氧濃度下,經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后,觀察膠管的龜裂情況。在大氣中進(jìn)行的表面龜裂試驗(yàn)是一種低濃度臭氧試驗(yàn),方法與此類(lèi)似。在制動(dòng)軟管的試驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)條件下的膠管耐臭氧試驗(yàn),膠管的一端固定,另一端以0.3Hz的頻率相對(duì)固定端運(yùn)動(dòng),一定時(shí)間后檢查膠管龜裂情況。
(通常試驗(yàn)選用的臭氧濃度為25~200pphm。橡膠耐臭氧能力可分三個(gè)等級(jí):50~500pphm 天然膠,丁腈膠,丁苯膠,順丁膠和異戊膠。
1000~2000pphm 氯丁膠和丁基膠。
10000pphm以上乙丙膠,氯磺化聚乙烯,氯醇膠,聚氨酯,硅橡膠和氟橡膠。
膠管常用膠料僅*類(lèi)是值得關(guān)注的)
五、膠管性能檢測(cè)的新課題
隨著汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步,開(kāi)發(fā)適用橡膠材料的工作對(duì)汽車(chē)膠管性能的檢測(cè)會(huì)不斷提出一些新的課題(1):
1. 汽車(chē)內(nèi)環(huán)境的改變。如發(fā)動(dòng)機(jī)艙變窄,渦輪增壓器和電噴裝置的使用,動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用高壓泵,都使膠管耐受的溫度和壓力升高。由于液體粘度和橡膠的粘彈性會(huì)隨溫度變化,需要測(cè)定不同溫度下的泄漏壓力和爆破壓力;在較高溫度和壓力下,液體的滲透性會(huì)急速升高,需要進(jìn)行高溫和受壓條件的滲透試驗(yàn);還有些標(biāo)準(zhǔn)也增加了在高低溫下測(cè)定吸扁性能和彎曲性能的項(xiàng)目。
2. 新型液體介質(zhì)的使用。許多實(shí)際使用的液體常常采用許多化學(xué)添加劑來(lái)提高其性能,比如汽油中的清潔劑就是一種胺類(lèi)化合物,對(duì)氟橡膠的影響很大,因此注意添加劑對(duì)耐液體試驗(yàn)結(jié)果的影響,選擇合適的試驗(yàn)液體進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性是很重要的。在高溫下,冷凍劑中的金屬防腐劑與軟管材料中被抽出的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)生成的沉淀物會(huì)堵塞發(fā)動(dòng)機(jī)和散熱器毛細(xì)管道,同時(shí)由于金屬連接件和EPDM膠料中炭黑之間發(fā)生的電化學(xué)腐蝕會(huì)使膠管產(chǎn)生裂紋,采用新型冷卻液必須研究其成分對(duì)橡膠材料的影響。在一些冷卻水管的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定要進(jìn)行電化學(xué)腐蝕試驗(yàn),和進(jìn)行冷卻液萃取物成分的分析(2)。
3. 環(huán)保要求。補(bǔ)償無(wú)鉛汽油辛烷值降低的辦法是使用含氧燃油和氧化燃油,氧化燃油中*對(duì)橡膠性能的影響很大,研究這種影響需掌握配置和使用氧化燃油進(jìn)行試驗(yàn)的技術(shù)。空調(diào)中使用新型制冷劑R134a,要求在溫度和壓力都提高的條件下進(jìn)行耐R134a(四氟乙烷)和潤(rùn)滑劑聚二醇PAG的試驗(yàn),并測(cè)定其滲透率。膠管內(nèi)部輸送液體向外滲透和膠管內(nèi)化學(xué)物質(zhì)被液體抽出也是環(huán)境評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容,所以許多產(chǎn)品要進(jìn)行滲透試驗(yàn),清潔度測(cè)定和燃油抽出物(或耐久性試驗(yàn)回收的產(chǎn)物)數(shù)量和成分的分析以及觀察燃油中不溶物質(zhì)在銅片上的沉積。
六、膠管熱壽命的推算(3)
安全是現(xiàn)代汽車(chē)要解決的首要問(wèn)題,一些部件必須定期更換,如燃油管和制動(dòng)管,這就要求對(duì)購(gòu)進(jìn)的橡膠部件的儲(chǔ)存期和使用壽命進(jìn)行評(píng)估。
熱化學(xué)反應(yīng)決定的橡膠材料的壽命tC隨溫度的變化可用以下直線方程表示(4):
lgtC=a+b/T
a=lg(1/AlnP0/PC)) b=Ulge/R P0為老化前的性能,PC為性能臨界值,U為活化能,A和R為常數(shù),用試驗(yàn)的方法確定系數(shù)a和b后就可推算材料和制品的壽命。
1.確定膠管失效模式,特性參數(shù)和臨界值。膠管失效通常是因破裂,脫落和泄漏,如果膠管是在內(nèi)部壓力下管壁破裂產(chǎn)生泄漏而失效時(shí),可選擇與耐壓性相關(guān)的膠管物理性能參數(shù),如增強(qiáng)織物的強(qiáng)度或膠管的強(qiáng)度,爆破壓力等,分析確定這些特性參數(shù)的臨界值Pc,如產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范規(guī)定的zui小爆破壓力,zui小拉伸強(qiáng)度等。
2.確定不同溫度下達(dá)到性能臨界值的時(shí)間。至少在三個(gè)溫度條件下,進(jìn)行不同時(shí)間的性能測(cè)試,劃出性能變化的動(dòng)力學(xué)曲線(圖1),建立合適的曲線或直線方程后,代入特性臨界值求出相應(yīng)的壽命tC,簡(jiǎn)單的方法是在圖上通過(guò)臨界值劃一條與時(shí)間平行的直線與各動(dòng)力學(xué)曲線相交,求出各溫度下達(dá)到性能臨界值的時(shí)間t1 t2 t3。
3.繪制lgt~1/T曲線。用回歸分析的方法求出推算壽命的直線方程中的系數(shù)a和b,也可用作圖法畫(huà)出壽命~1/T曲線(圖2)。
4.確定實(shí)車(chē)條件下的等效溫度。由于在實(shí)車(chē)條件下的受熱環(huán)境會(huì)隨行駛狀態(tài)和季節(jié)等因素的影響,按以上方程推算膠管壽命時(shí)需將波動(dòng)的溫度環(huán)境轉(zhuǎn)換為等效溫度,等效溫度就是在一定期間內(nèi)受到波動(dòng)溫度環(huán)境影響時(shí)產(chǎn)品的壽命和在恒定溫度下的壽命相同的溫度。等效溫度要按照模擬實(shí)際行使條件溫度波動(dòng)環(huán)境,用所謂Minor法則來(lái)計(jì)算。
5.推算膠管熱壽命。用推算熱壽命的直線方程或在壽命~1/T曲線上按模擬實(shí)際行駛條件下的等效溫度求得壽命。
以上推算的基礎(chǔ)是假定膠管壽命是由熱化學(xué)反應(yīng)引起的老化變質(zhì)決定的,并且要正確選定的失效模型和特性參數(shù)。