汽車(chē)用橡膠軟管的性能檢驗(yàn)

1、 / 10汽車(chē)用橡膠軟管的性能檢驗(yàn)汽車(chē)用橡膠軟管的性能檢驗(yàn)在汽車(chē)中膠管用來(lái)傳輸各種液體和氣體，包括燃油，潤(rùn)滑油，制冷劑和水 等。膠管安裝在汽車(chē)中要長(zhǎng)期經(jīng)受行駛條件下的各種環(huán)境因素的影響。為了生 產(chǎn)和開(kāi)發(fā)出滿足實(shí)際使用要求的膠管產(chǎn)品，正確評(píng)價(jià)和檢測(cè)膠管的使用性能必 然成為一項(xiàng)十分重要的工作。一、各類(lèi)汽車(chē)膠管的性能要求汽車(chē)膠管必須具有一定的梃性和柔性，一定的耐高低溫、壓力、天候、輸 送液體及機(jī)械振動(dòng)的能力。汽車(chē)膠管可分為燃油膠管，空調(diào)膠管，制動(dòng)膠管， 冷卻管，動(dòng)力轉(zhuǎn)向管和空氣輸送管等，不同用途的膠管又有一些不同要求，表 1 是各類(lèi)膠管的性能要求和常用的一些檢測(cè)方法。膠管類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)號(hào)主要檢測(cè)項(xiàng)目制動(dòng)管

2、ISO3996GB/T7127液壓試驗(yàn)縮頸試驗(yàn)容積膨脹試驗(yàn)爆破壓力試驗(yàn)制動(dòng)液相溶試驗(yàn)曲撓疲勞試 驗(yàn)拔脫試驗(yàn)吸水試驗(yàn)低溫彎曲試驗(yàn)動(dòng)態(tài)臭氧試驗(yàn)高溫脈沖試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)冷卻管HG/T2491(WSE-M96D34)粘合強(qiáng)度爆破壓力外徑變化脆性溫度臭氧老化熱老化（耐冷卻液充冷卻液 老化后的爆破壓力彎曲試驗(yàn)低溫柔性壓縮永久變形脈沖強(qiáng)度電化學(xué)腐蝕）空調(diào)管ISO8066GB/T20025制冷劑泄漏和滲透試驗(yàn)老化試驗(yàn)低溫曲撓試驗(yàn)真空試驗(yàn)靜壓長(zhǎng)度變化試驗(yàn) 爆破壓力 R134a抽出試驗(yàn)?zāi)?R134a試驗(yàn)?zāi)统粞跚鍧嵍让}沖試驗(yàn)濕氣進(jìn)入試驗(yàn)整 體密封性壓變?nèi)加凸躀SO4639GB/T10542HG/T3665HG/T366

3、6耐液體（ C液體含氧燃油氧化燃油 3 號(hào)油）氣密性爆破壓力粘著強(qiáng)度 C 液 體抽出后臭氧試驗(yàn)低溫曲撓清潔度和萃取物燃油滲透真空試驗(yàn)?zāi)z管拉伸永久變 形和撕裂含氧燃油長(zhǎng)期循環(huán)試驗(yàn)?zāi)腿夹约铀倮匣~片沉積動(dòng)力轉(zhuǎn)向管ISO11425脈沖試驗(yàn)爆破壓力液壓長(zhǎng)度變化試驗(yàn)低溫曲撓粘合強(qiáng)度耐臭氧容積膨脹清 潔度接頭腐蝕耐液性振動(dòng)疲勞二、膠管材料性能的檢驗(yàn)方法常用的膠管的材料性能的試驗(yàn)有拉伸性能，硬度，撕裂強(qiáng)度，粘著強(qiáng)度， 耐液體性能，空氣老化，壓縮永久變形和拉伸永久變形，臭氧老化，低溫性能，金屬腐蝕性和滲透性等，通常內(nèi)膠要按耐熱性和耐傳輸液體的能力選擇， 而外層膠需耐熱，耐臭氧及與內(nèi)膠粘著性能好。這些試驗(yàn)一般用

4、試片進(jìn)行，主要用作產(chǎn)品的質(zhì)量控制。由于其硫化條件與 膠管實(shí)際硫化條件不同，因此對(duì)材料的評(píng)價(jià)常常規(guī)定要從膠管上制備試樣，而 且在進(jìn)行材料的耐久性評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)從經(jīng)過(guò)一定條件下存放或使用后的膠管上裁 取試樣進(jìn)行。由于膠管使用條件的特殊性，選用的這些常規(guī)物性試驗(yàn)也有不同 于其他橡膠制品的地方，如常進(jìn)行拉伸永久變形測(cè)量，作為一種器壁材料常需 進(jìn)行滲透性試驗(yàn)，由于和金屬管接頭接觸需進(jìn)行金屬腐蝕試驗(yàn)等。膠管多用來(lái)輸送各種液體，所以耐液體試驗(yàn)是一項(xiàng)重要的材料試驗(yàn)項(xiàng)目， 耐液體試驗(yàn)常用商用液體進(jìn)行，因?yàn)樗褪褂脳l件接近，但由于波動(dòng)性大，試 驗(yàn)結(jié)果可比性差，所以提倡用標(biāo)準(zhǔn)或參考液體進(jìn)行試驗(yàn)。常用的標(biāo)準(zhǔn)或參考液體有以

5、下幾類(lèi)：1）參考燃油：用異辛烷和甲苯配制，甲苯越多，芳香烴含量越高，溶脹效果就越大。常 用的 C液體的異辛烷和甲苯的配比為，可產(chǎn)生車(chē)用高芳香汽油的效果。液體 BCD模擬各類(lèi)膨脹效果的商用汽油， F 為標(biāo)準(zhǔn)柴油，由直鏈烷烴和甲基萘組成， 膨脹效果低于 B。有的標(biāo)準(zhǔn)用的 3 號(hào)油/對(duì)二甲苯做標(biāo)準(zhǔn)柴油。另外 GHIK是四種含醇的燃油 （含氧燃油），由不同比例的異辛烷、甲苯、甲醇、乙醇、二異丁烯和水配置 而成，德國(guó)的 FAM-1和 FAM-2 就是類(lèi)似的參考燃油。而標(biāo)準(zhǔn)的氧化燃油就是加 入叔丁基過(guò)氧化氫，過(guò)氧化指數(shù)為 90 的參考燃油。2）標(biāo)準(zhǔn)礦物油：高粘度的石油基油品，其苯胺點(diǎn)越高，溶脹能力越低。

6、1 號(hào)標(biāo)準(zhǔn)油的苯胺點(diǎn) 最高，是一種低體積增量油，可模擬高粘度潤(rùn)滑油。 2 號(hào)油苯胺點(diǎn)居中，是一種 中體積增量油。 3 號(hào)油苯胺點(diǎn)最低，是高體積增量油，可模擬液壓油。新增的 IRM902和 IRM903，分別和 2號(hào) 3號(hào)油接近。3）工作液體：實(shí)際使用的液體常包含許多化學(xué)添加劑，比如機(jī)油中就是基礎(chǔ)油中加入了 525%添加劑，所以提出了 3 種有代表性的工作液體，即 101模擬二酯型潤(rùn)滑 油， 102為 1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)油加 5%的烴類(lèi)防腐劑，用來(lái)模擬某種高液壓油， 103模擬 飛機(jī)使用的磷酸酯液壓油。用的乙二醇 / 水混合液能產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的效果，用不同比例的水乙醇和 增濕劑配置的玻璃洗滌液也可算作一

7、種工作液體。三、常用的膠管檢驗(yàn)方法許多國(guó)家的橡膠通用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了一套檢驗(yàn)各類(lèi)橡膠管使用可靠性的 方法，另在一些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中也有不少專用試驗(yàn)方法逐漸被廣泛采用。這些方法 有：膠管尺寸測(cè)量?jī)?nèi)徑外徑增強(qiáng)層外徑壁厚同心度內(nèi)外層膠厚組合件內(nèi)徑，新 的國(guó)標(biāo)和 ISO增加了長(zhǎng)度和測(cè)量點(diǎn)標(biāo)志，規(guī)定了無(wú)管接頭和有各種管接頭的膠 管長(zhǎng)度的測(cè)量方法。液壓試驗(yàn)驗(yàn)證壓力試驗(yàn)：檢驗(yàn)軟管和組合件在驗(yàn)證壓力下持續(xù) 30s-60s是否產(chǎn)生泄漏，變形和破壞。承壓變形試驗(yàn)：在規(guī)定的壓力（工作壓力驗(yàn)證壓力或其他低于驗(yàn)證壓力的壓力）下保持 1 分鐘，測(cè)量膠管的長(zhǎng)度和外徑變化及扭轉(zhuǎn)角度和彎曲。爆破壓力試驗(yàn)：測(cè)定在規(guī)定的升壓速度下，膠管

8、發(fā)生爆破時(shí)的壓力。泄漏試驗(yàn)：在最小爆破壓力的 70%的靜壓下保存 5min，反復(fù)一次，檢查是否泄漏或破 壞。由于試驗(yàn)往往用水，與實(shí)際使用液體的粘度不同，常溫下測(cè)定的爆破壓力 和泄漏壓力可能稍低。（通常膠管設(shè)計(jì)的工作壓力就是可供使用的最大壓力，為了驗(yàn)證膠管牢固性 進(jìn)行的非破壞性試驗(yàn)的壓力叫驗(yàn)證壓力，通常為工作壓力的1.52倍，膠管產(chǎn)生爆破時(shí)的壓力稱爆破壓力，為工作壓力的 310 倍。）低溫曲撓試驗(yàn)低溫剛性：膠管夾持在直徑為膠管內(nèi)徑 12 倍的扭轉(zhuǎn)輪上，在低溫下停放 6小時(shí)后，在 12s 內(nèi)扭轉(zhuǎn) 180時(shí)測(cè)得的扭矩與標(biāo)準(zhǔn)溫度下測(cè)得的扭矩的比。低溫彎曲：膠管夾持在直徑為膠管內(nèi)徑 12 倍的扭轉(zhuǎn)輪上，

9、在低溫下停放 24小時(shí)后， 在 10s 內(nèi)扭轉(zhuǎn) 180，檢查內(nèi)外膠是否脆裂和破壞。測(cè)量膠管低溫脆性最簡(jiǎn)單的試驗(yàn)是將試樣在低溫下彎曲90，或?qū)⒁欢文z管冷凍后壓縮看是否脆裂，還有一種方法是用一定重量的重錘自由下落，沖擊試 樣看試樣是否脆裂。彎曲試驗(yàn)將膠管彎曲到一定程度后測(cè)量彎曲部分的最小外徑和彎曲前的外 徑的比，鋼球通過(guò)能力和在管內(nèi)加壓時(shí)的彎曲力。吸扁試驗(yàn)在 1min 內(nèi)抽真空，保持 10min 后，用直徑為膠管內(nèi)徑0.9 倍的鋼球滾過(guò)，檢查膠管塌陷程度。有的標(biāo)準(zhǔn)采用測(cè)量膠管外徑變化率 來(lái)表示膠管變形程度。層間粘合強(qiáng)度試驗(yàn)汽車(chē)膠管多為直徑小于 50mm 的編織軟管，試驗(yàn)常用 寬 10mm 或 25

10、mm 長(zhǎng)條試樣，也有采用寬 25mm 的圓環(huán)，呈 90剝離，拉伸速 度為 25mm/min 。液體壁透試驗(yàn)在常壓下，將膠管和充裝一定液體的容器相連并密封容器管口，水平放 置試驗(yàn)裝置，然后定期稱量由于液體通過(guò)膠管向外滲透造成的整個(gè)試驗(yàn)裝置的 質(zhì)量變化，從而求出液體的滲透速度。在試驗(yàn)液體上施加 50kPa 的氣壓，在一定時(shí)間后卸壓，測(cè)量液體減少的 體積。空調(diào)管制冷劑的滲透速度的測(cè)量原理基本相同，只是制冷劑的充注方法復(fù) 雜些，并要同時(shí)進(jìn)行一個(gè)未充注液體的基準(zhǔn)試樣試驗(yàn)。容積膨脹試驗(yàn)?zāi)z管在傳輸液體的壓力作用下不應(yīng)產(chǎn)生明顯的容積變化，測(cè) 量容積膨脹的方法是將膠管連接到一液壓源上，另一端和一測(cè)量膠管膨脹后液

11、 體體積的量管相連。將膠管中壓力升高到試驗(yàn)壓力使膠管膨脹，然后關(guān)閉液壓 源，打開(kāi)與量管相連的閥門(mén)，這時(shí)容積膨脹部分的液體上升到量管中，即可測(cè) 量出膨脹的容積。清潔度和萃取試驗(yàn)對(duì)燃油膠管常用 C 液體注入膠管，停放 24h 后倒空， 并用 C液體清洗內(nèi)壁。收集注入和沖洗的 C 液體，將不溶性雜質(zhì)過(guò)濾出來(lái)，干 燥稱重得出不溶性雜質(zhì)的重量，以單位膠管內(nèi)表面積上雜質(zhì)的數(shù)量或雜質(zhì)的最 大尺寸表示清潔度；將濾得的溶液蒸發(fā)、干燥、稱重得出可溶物質(zhì)重量。再用 甲醇從上述濾液蒸發(fā)干燥所得物中萃取臘狀物，將所得甲醇萃取液蒸發(fā)干燥， 稱得臘狀物重量。鹽霧試驗(yàn)將軟管組合件放在 355%氯化鈉水溶液形成的鹽霧中，持續(xù)

12、24h 后，檢查管接頭金屬是否被腐蝕。（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)?zāi)z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：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。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，最理想的是按實(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

13、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。

14、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

15、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 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

16、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 25200pphm。橡膠耐臭氧能力可分三個(gè)等 級(jí)：50500pphm 天然膠，丁腈膠，丁苯膠，順丁膠和異戊膠。10002000pphm氯丁膠和丁基膠。100pphm 以上乙丙膠，氯磺化聚乙烯，氯醇膠，聚氨酯，硅橡膠和氟橡 膠。膠管常用膠料僅第一類(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

17、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

18、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）。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， 氧化燃油中過(guò)氧化氫對(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)?？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(rùn)滑劑聚二醇 PAG的試驗(yàn)，并測(cè)定其滲透率。膠管

19、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/Ta=lg（ 1/AlnP0/PC）b=Ulge/RP0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