发动机舱作为汽车的核心区域之一,其内部环境极为严苛。长期处于高温状态,这对其中各类橡胶部件构成了严峻考验。橡胶件,如密封条、管路、衬套等,在持续高温作用下,其物理和化学性质可能发生不可逆的劣化,表现为硬化、开裂、弹性丧失或专业变形,最终导致密封失效、油液泄漏或部件脱落,直接影响行车安全与车辆寿命。科学评估这些橡胶件的耐热老化性能至关重要。在中国,此项评估广泛遵循国家标准GB/T3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》。
该标准为评价橡胶材料在高温空气环境中老化性能提供了统一、规范的试验方法。其核心原理是利用高于实际使用温度的热空气,在试验箱内对橡胶试样进行加速老化,通过测量老化前后性能的变化,来推断材料在长期使用温度下的耐久性。这种方法能在相对较短的时间内获得材料的耐热老化数据,对于材料筛选、质量控制和产品研发具有重要指导意义。
试验的实施需要严谨遵循标准规定的步骤,主要涵盖以下几个方面:
1、试样制备:试样应从成品或标准试片上裁取,其形状和尺寸需符合相关性能测试标准的规定。例如,进行拉伸性能测试时,通常使用哑铃状试样。试样在试验前需在标准实验室温度下调节足够时间,以达到状态稳定。
2、试验设备:核心设备是热空气老化试验箱。标准对试验箱提出了明确要求:箱内应配备强制空气循环装置,以确保温度均匀;温度控制精度需在正负1摄氏度范围内;箱内空气置换率需达到每小时3至10次,以带走老化产生的挥发性物质;试样在箱内不应受到直接的热辐射,且彼此间应有适当间距,保证空气自由流通。
3、试验条件设定:试验温度是关键参数,应根据橡胶材料的预期使用温度或相关产品标准来确定。通常,试验温度要高于实际使用温度,以加速老化进程。允许的试验温度范围很广,常见的有70摄氏度、85摄氏度、100摄氏度、125摄氏度、150摄氏度等。试验时间则根据材料特性、试验温度及评估目的而定,可以是24小时、48小时、72小时、96小时、168小时或更长时间。试验时间从试验箱达到设定温度并放入试样后开始计算。
4、试验步骤:将调节好的试样悬挂或放置在试样架上,确保不相互接触且不受应力。迅速将试样架放入已稳定在设定温度的老化箱内。到达规定时间后,取出试样,并在标准实验室温度环境下调节一段时间,通常为16至24小时,以消除热历史的影响。
5、性能测定与结果表示:老化试验后,需对试样进行选定性能的测试,并与未老化的原始试样进行对比。最常测定的性能是拉伸性能,包括拉伸强度、拉断伸长率以及定伸应力。其他性能如硬度、压缩专业变形等也可根据需要测定。结果通常以性能变化率来表示,例如拉断伸长率变化率、拉伸强度变化率。计算方法是老化后性能值减去老化前性能值,再除以老化前性能值,以百分比表示。负值表示性能下降,正值表示性能增加。
在发动机舱的具体应用场景中,橡胶件的老化失效模式多样。例如,气缸垫密封条若耐热性不足,高温下会变硬失去弹性,导致气缸密封不严,可能引起动力下降或机油渗漏。燃油管路橡胶层老化后可能开裂,存在燃油泄漏风险。各种减震衬套老化硬化后,其减震缓冲效果大打折扣,影响驾驶平顺性和部件寿命。依据GB/T3512-2014对用于发动机舱的橡胶材料进行严格的耐热老化测试,是确保其能够在高温环境下长期可靠工作的关键环节。
进行测试和结果解读时,需注意几个要点。加速老化试验的结果主要用于材料间的比较和筛选,其与真实使用年限的换算关系复杂,不能简单等同。试验温度的选取至关重要,过高的温度可能导致材料发生与实际使用不符的降解机制。除了热空气老化,发动机舱内的橡胶件还可能同时受到机油、冷却液、臭氧等多种介质的影响,在实际评估中可能需要结合其他老化试验方法进行综合判断。
为了确保测试结果的准确性和可比性,实验室的环境控制、设备的定期校准、操作人员的规范性都不可或缺。只有严格遵循标准流程,得出的数据才能真实反映材料的耐热老化特性,为发动机舱橡胶件的选材和质量保障提供坚实依据。
总结文章的重点如下:
1、GB/T3512-2014标准为评估橡胶材料在热空气环境下的加速老化性能提供了标准化的试验方法,通过测定老化前后性能变化来预测其耐热耐久性,对发动机舱橡胶件的质量控制至关重要。
2、标准试验的关键环节包括试样的规范制备、对热空气老化试验箱温度均匀性、控制精度和换气率的严格要求、试验温度与时间的合理设定,以及老化后试样多元化在标准环境下调节后再进行性能测试与对比。
3、该标准测试结果是发动机舱橡胶件选材的重要依据,但需注意其作为加速试验的局限性,实际应用中应结合材料的具体使用环境和可能接触的多种介质进行综合评估,且整个测试过程的规范性是保证结果有效性的基础。
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