(插入力和拔脱力耐燃性和导电性耐磨性和污染性等)
四、胶管的耐久性试验
胶管的耐久性试验可反映胶管的实际使用性能和使用寿命,主要的方法有:
1. 热空气老化 将胶管放在烘箱中,经一定时间后测定老化后胶管各项性能的变化,或将胶管缠绕在一圆筒上,在烘箱中老化一段时间后取出拉直,看是否产生裂纹。
2. 封入介质的老化试验 由于介质流过胶管的内部会使橡胶及其中的添加剂,增强织物以及粘合层都会发生化学变化,只用热空气老化或疲劳试验作为耐久性评价是不充分的,的是按实际使用状况长时间进行液压脉冲和循环介质来考查老化性能,但对大量的胶管试验,一般是通过在胶管中封入介质进行老化后来检验胶管的性能,如物理性能,耐压性能,低温性能和真空性能等的变化。在燃油胶管的有关标准中还规定了在60℃温度下用含氧燃油在胶管中循环1000h后,测定胶管的吸扁性,弯曲性,耐臭氧性,爆破压力,粘合强度和低温曲挠性的方法。
3.气候循环条件下的老化试验 循环老化是一种多参数,模拟实际使用条件的加速老化试验方法,可以使用现有设备,按顺序重复循环进行各单项老化试验,也可采用多因素,人工模拟的加速老化试验箱进行,这些因素包括氧,热,臭氧,紫外光,湿气和其他液体以及动态拉伸等。已有标准规定按一定的程序循环改变温度湿度等条件进行加速老化,然后测定胶管的外观(如喷霜和裂纹)和各项性能变化。
4.疲劳寿命试验 汽车胶管使用时,要经受机械振动,外界环境和内部介质的长期作用,模拟这些条件的疲劳寿命试验可分以下三类:
—回转疲劳试验 将一组胶管的两端分别安装在相互平行的非动和可动水平杆上,可动杆的两端与一转盘相连,装盘以800r/min的转速带动胶管的一端在垂直方向作圆形回转,封住可动端的接头,非动端与液压源相连,施加一定的压力,记录产生泄漏和破坏的时间。
—无曲挠液压脉冲试验 将试样弯曲90°或180°,按胶管使用状况施加介质压力,脉冲频率,液体温度和环境温度,直到规定的脉冲循环次数或直到出现泄漏和破坏,记录是否破坏或出现故障的次数。
—伴随曲挠振动的液压脉冲试验 在施加脉冲压力的同时伴随周期曲挠,包括适于橡胶塑料软管组合件的曲挠液压脉冲试验(半Ω试验)和适于钢丝增强的橡胶塑料软管组合件的曲挠液压脉冲试验,两者的差别是活动的管端的安装方向不同。
液压脉冲试验通常是在150%的工作压力下进行的。用这种方法评价胶管及组合件的耐久性时,还可根据需要设定各种复杂的温度和压力的变化程序来进行试验。
5.胶管臭氧老化试验 静态拉伸条件下的试验一般是将胶管裁成长条试样拉伸20%或弯成圆环,或将胶管固定在能使胶管拉伸120%的圆柱上,也可直接将胶管弯成半圆环,绕在直径为胶管内径120%的芯轴上,在一定的臭氧浓度下,经过一定的时间后,观察胶管的龟裂情况。在大气中进行的表面龟裂试验是一种低浓度臭氧试验,方法与此类似。在制动软管的试验中,设计了一种动态条件下的胶管耐臭氧试验,胶管的一端固定,另一端以0.3Hz的频率相对固定端运动,一定时间后检查胶管龟裂情况。
(通常试验选用的臭氧浓度为25~200pphm。橡胶耐臭氧能力可分三个等级:50~500pphm 天然胶,丁腈胶,丁苯胶,顺丁胶和异戊胶。
1000~2000pphm 氯丁胶和丁基胶。
10000pphm以上乙丙胶,氯磺化聚乙烯,氯醇胶,聚氨酯,硅橡胶和氟橡胶。
胶管常用胶料仅*类是值得关注的)
五、胶管性能检测的新课题
随着汽车技术的进步,开发适用橡胶材料的工作对汽车胶管性能的检测会不断提出一些新的课题(1):
1. 汽车内环境的改变。如发动机舱变窄,涡轮增压器和电喷装置的使用,动力转向系统采用高压泵,都使胶管耐受的温度和压力升高。由于液体粘度和橡胶的粘弹性会随温度变化,需要测定不同温度下的泄漏压力和爆破压力;在较高温度和压力下,液体的渗透性会急速升高,需要进行高温和受压条件的渗透试验;还有些标准也增加了在高低温下测定吸扁性能和弯曲性能的项目。
2. 新型液体介质的使用。许多实际使用的液体常常采用许多化学添加剂来提高其性能,比如汽油中的清洁剂就是一种胺类化合物,对氟橡胶的影响很大,因此注意添加剂对耐液体试验结果的影响,选择合适的试验液体进行试验,对保证试验结果的可靠性是很重要的。在高温下,冷冻剂中的金属防腐剂与软管材料中被抽出的化学物质反应生成的沉淀物会堵塞发动机和散热器毛细管道,同时由于金属连接件和EPDM胶料中炭黑之间发生的电化学腐蚀会使胶管产生裂纹,采用新型冷却液必须研究其成分对橡胶材料的影响。在一些冷却水管的产品标准中已规定要进行电化学腐蚀试验,和进行冷却液萃取物成分的分析(2)。
3. 环保要求。补偿无铅汽油辛烷值降低的办法是使用含氧燃油和氧化燃油,氧化燃油中过氧化氢对橡胶性能的影响很大,研究这种影响需掌握配置和使用氧化燃油进行试验的技术。空调中使用新型制冷剂R134a,要求在温度和压力都提高的条件下进行耐R134a(四氟乙烷)和润滑剂聚二醇PAG的试验,并测定其渗透率。胶管内部输送液体向外渗透和胶管内化学物质被液体抽出也是环境评价的重要内容,所以许多产品要进行渗透试验,清洁度测定和燃油抽出物(或耐久性试验回收的产物)数量和成分的分析以及观察燃油中不溶物质在铜片上的沉积。
六、胶管热寿命的推算(3)
安全是现代汽车要解决的首要问题,一些部件必须定期更换,如燃油管和制动管,这就要求对购进的橡胶部件的储存期和使用寿命进行评估。
热化学反应决定的橡胶材料的寿命tC随温度的变化可用以下直线方程表示(4):
lgtC=a+b/T
a=lg(1/AlnP0/PC)) b=Ulge/R P0为老化前的性能,PC为性能临界值,U为活化能,A和R为常数,用试验的方法确定系数a和b后就可推算材料和制品的寿命。
1.确定胶管失效模式,特性参数和临界值。胶管失效通常是因破裂,脱落和泄漏,如果胶管是在内部压力下管壁破裂产生泄漏而失效时,可选择与耐压性相关的胶管物理性能参数,如增强织物的强度或胶管的强度,爆破压力等,分析确定这些特性参数的临界值Pc,如产品技术规范规定的zui小爆破压力,zui小拉伸强度等。
2.确定不同温度下达到性能临界值的时间。至少在三个温度条件下,进行不同时间的性能测试,划出性能变化的动力学曲线(图1),建立合适的曲线或直线方程后,代入特性临界值求出相应的寿命tC,简单的方法是在图上通过临界值划一条与时间平行的直线与各动力学曲线相交,求出各温度下达到性能临界值的时间t1 t2 t3。
3.绘制lgt~1/T曲线。用回归分析的方法求出推算寿命的直线方程中的系数a和b,也可用作图法画出寿命~1/T曲线(图2)。
4.确定实车条件下的等效温度。由于在实车条件下的受热环境会随行驶状态和季节等因素的影响,按以上方程推算胶管寿命时需将波动的温度环境转换为等效温度,等效温度就是在一定期间内受到波动温度环境影响时产品的寿命和在恒定温度下的寿命相同的温度。等效温度要按照模拟实际行使条件温度波动环境,用所谓Minor法则来计算。
5.推算胶管热寿命。用推算热寿命的直线方程或在寿命~1/T曲线上按模拟实际行驶条件下的等效温度求得寿命。
以上推算的基础是假定胶管寿命是由热化学反应引起的老化变质决定的,并且要正确选定的失效模型和特性参数。