(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
膠管的耐久性試驗可反映膠管的實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)一定時間后測定老化后膠管各項性能的變化,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 由于介質(zhì)流過膠管的內(nèi)部會使橡膠及其中的添加劑,增強(qiáng)織物以及粘合層都會發(fā)生化學(xué)變化,只用熱空氣老化或疲勞試驗作為耐久性評價是不充分的,的是按實際使用狀況長時間進(jìn)行液壓脈沖和循環(huán)介質(zhì)來考查老化性能,但對大量的膠管試驗,一般是通過在膠管中封入介質(zhì)進(jìn)行老化后來檢驗?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 循環(huán)老化是一種多參數(shù),模擬實際使用條件的加速老化試驗方法,可以使用現(xiàn)有設(shè)備,按順序重復(fù)循環(huán)進(jìn)行各單項老化試驗,也可采用多因素,人工模擬的加速老化試驗箱進(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,然后測定膠管的外觀(如噴霜和裂紋)和各項性能變化。
4.疲勞壽命試驗 汽車膠管使用時,要經(jīng)受機(jī)械振動,外界環(huán)境和內(nèi)部介質(zhì)的長期作用,模擬這些條件的疲勞壽命試驗可分以下三類:
—回轉(zhuǎn)疲勞試驗 將一組膠管的兩端分別安裝在相互平行的非動和可動水平桿上,可動桿的兩端與一轉(zhuǎn)盤相連,裝盤以800r/min的轉(zhuǎn)速帶動膠管的一端在垂直方向作圓形回轉(zhuǎn),封住可動端的接頭,非動端與液壓源相連,施加一定的壓力,記錄產(chǎn)生泄漏和破壞的時間。
—無曲撓液壓脈沖試驗 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)。
—伴隨曲撓振動的液壓脈沖試驗 在施加脈沖壓力的同時伴隨周期曲撓,包括適于橡膠塑料軟管組合件的曲撓液壓脈沖試驗(半Ω試驗)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,兩者的差別是活動的管端的安裝方向不同。
液壓脈沖試驗通常是在150%的工作壓力下進(jìn)行的。用這種方法評價膠管及組合件的耐久性時,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進(jìn)行試驗。
5.膠管臭氧老化試驗 靜態(tài)拉伸條件下的試驗一般是將膠管裁成長條試樣拉伸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)過一定的時間后,觀察膠管的龜裂情況。在大氣中進(jìn)行的表面龜裂試驗是一種低濃度臭氧試驗,方法與此類似。在制動軟管的試驗中,設(shè)計了一種動態(tài)條件下的膠管耐臭氧試驗,膠管的一端固定,另一端以0.3Hz的頻率相對固定端運動,一定時間后檢查膠管龜裂情況。
(通常試驗選用的臭氧濃度為25~200pphm。橡膠耐臭氧能力可分三個等級: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*類是值得關(guān)注的)
五、膠管性能檢測的新課題
隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步,開發(fā)適用橡膠材料的工作對汽車膠管性能的檢測會不斷提出一些新的課題(1):
1. 汽車內(nèi)環(huán)境的改變。如發(fā)動機(jī)艙變窄,渦輪增壓器和電噴裝置的使用,動力轉(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隨溫度變化,需要測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,液體的滲透性會急速升高,需要進(jìn)行高溫和受壓條件的滲透試驗;還有些標(biāo)準(zhǔn)也增加了在高低溫下測定吸扁性能和彎曲性能的項目。
2. 新型液體介質(zhì)的使用。許多實際使用的液體常常采用許多化學(xué)添加劑來提高其性能,比如汽油中的清潔劑就是一種胺類化合物,對氟橡膠的影響很大,因此注意添加劑對耐液體試驗結(jié)果的影響,選擇合適的試驗液體進(jìn)行試驗,對保證試驗結(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)生成的沉淀物會堵塞發(fā)動機(jī)和散熱器毛細(xì)管道,同時由于金屬連接件和EPDM膠料中炭黑之間發(fā)生的電化學(xué)腐蝕會使膠管產(chǎn)生裂紋,采用新型冷卻液必須研究其成分對橡膠材料的影響。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,和進(jìn)行冷卻液萃取物成分的分析(2)。
3. 環(huán)保要求。補償無鉛汽油辛烷值降低的辦法是使用含氧燃油和氧化燃油,氧化燃油中過氧化氫對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)行試驗的技術(shù)??照{(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)和潤滑劑聚二醇PAG的試驗,并測定其滲透率。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)境評價的重要內(nèi)容,所以許多產(chǎn)品要進(jìn)行滲透試驗,清潔度測定和燃油抽出物(或耐久性試驗回收的產(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)代汽車要解決的首要問題,一些部件必須定期更換,如燃油管和制動管,這就要求對購進(jìn)的橡膠部件的儲存期和使用壽命進(jìn)行評估。
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,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)到性能臨界值的時間。至少在三個溫度條件下,進(jìn)行不同時間的性能測試,劃出性能變化的動力學(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,簡單的方法是在圖上通過臨界值劃一條與時間平行的直線與各動力學(xué)曲線相交,求出各溫度下達(dá)到性能臨界值的時間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,也可用作圖法畫出壽命~1/T曲線(圖2)。
4.確定實車條件下的等效溫度。由于在實車條件下的受熱環(huán)境會隨行駛狀態(tài)和季節(jié)等因素的影響,按以上方程推算膠管壽命時需將波動的溫度環(huán)境轉(zhuǎn)換為等效溫度,等效溫度就是在一定期間內(nèi)受到波動溫度環(huán)境影響時產(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際行使條件溫度波動環(huán)境,用所謂Minor法則來計算。
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)。