汽车雨刮器是车辆行驶过程中保障视野清晰的关键部件,其性能的可靠性直接关系到行车安全。雨刮器胶条的耐磨损性能是衡量其质量和使用寿命的核心指标之一。为了规范这一性能的测试与评价,我国制定了推荐性国家标准GB/T11546-2008《塑料蠕变性能的测定》。虽然该标准并非专门针对雨刮器,但其规定的测试原理和方法,为评估雨刮器胶条材料在长期受力状态下的耐磨损和抗变形能力提供了重要的技术依据和测试框架。
雨刮器在工作时,胶条与挡风玻璃之间在压力下持续摩擦,同时受到环境温度变化、紫外线照射、雨水及清洗液化学作用等多重因素影响。胶条材料若抗蠕变性能不足,容易发生专业变形、硬度变化、弹性衰减,从而导致刮拭不净、异响、跳动等问题,加速磨损。依据GB/T11546-2008所涵盖的理念对胶条材料进行相关性能测试,对于预测和提升雨刮器的实际耐磨损寿命具有现实意义。
以下将围绕该标准所涉及的相关测试考量,阐述其对汽车雨刮器耐磨损性能评价的支撑作用。
一、材料蠕变性能与耐磨损的关联
蠕变是指材料在恒定应力作用下,其应变随时间缓慢增加的现象。对于雨刮器胶条而言:
1.胶条通过骨架被施加一定的压力压附在玻璃上,这个压力对于胶条材料而言是一个长期存在的恒定应力。
2.在此应力作用下,若胶条材料抗蠕变性能不佳,其微观结构会随时间发生不可逆的滑移和变形。
3.这种变形会导致胶条与玻璃的接触面积和压力分布发生改变,理想的弹性接触状态被破坏。
4.接触状态的恶化会使得局部摩擦系数不均,加剧胶条特定部位的磨损,同时影响刮拭水膜的能力,表现为刮拭后留下水痕或条纹。
5.通过标准化的蠕变测试,可以量化评估胶条材料在模拟长期受压状态下的尺寸稳定性和形状保持能力,间接推断其在实际使用中维持良好刮拭性能的持久性。
二、基于标准方法的测试考量要点
在借鉴GB/T11546-2008进行雨刮器胶条材料的相关性能评估时,需关注以下几个要点:
1.试样制备:测试样品应从雨刮器胶条上或采用与胶条同一配方和工艺的材料上截取,并加工成标准规定的形状和尺寸,如矩形截面的长条状试样。确保试样表面无缺陷,以代表材料的真实性能。
2.应力水平确定:所施加的恒定应力应参考雨刮器胶条在实际工作中所承受的近似压力进行换算确定。应力水平的选择至关重要,过高可能加速失效不具代表性,过低则无法有效区分材料性能差异。通常需要结合材料本身的硬度、弹性模量等参数进行综合设定。
3.测试环境控制:温度对高分子材料的蠕变行为影响显著。测试应在多个温度条件下进行,以模拟不同季节和气候环境。例如,设置常温(如23摄氏度)、高温(如70摄氏度,模拟夏季暴晒下引擎舱前端温度)和低温(如-10摄氏度)等条件,观察材料性能的温度依赖性。
4.应变测量与记录:使用精密的应变测量装置(如引伸计),持续或定时记录试样在恒定应力下的长度变化(应变)。测试持续时间需足够长,以获得材料应变-时间曲线,从而分析其蠕变速率和稳态蠕变阶段。
5.性能指标分析:通过测试,可以获取材料在不同应力、不同温度下的蠕变曲线。关键分析指标包括:初始弹性应变、蠕变应变速率、达到某一特定应变所需的时间等。这些数据可用于比较不同配方胶条材料的抗长期变形能力。
三、耐磨损性能的综合评价体系
需要明确的是,GB/T11546-2008提供的蠕变测试方法仅是评价雨刮器胶条材料长期性能的一个侧面。完整的耐磨损性能评价是一个系统工程,通常还需结合以下测试,与蠕变数据相互印证:
1.摩擦磨损试验:在专用的摩擦磨损试验机上,模拟胶条与玻璃(或替代材料)在湿润或干燥条件下的往复摩擦,直接测量一定循环次数后的胶条磨损量、摩擦系数变化以及观察刮拭效果。
2.环境老化试验:将胶条试样置于氙灯老化箱或紫外老化箱中,模拟阳光中的紫外辐射,同时结合温度循环和喷淋,评估材料在光、热、水综合作用下的硬度变化、弹性衰减、表面龟裂等情况。老化后的试样可再进行蠕变或磨损测试,考察其性能保持率。
3.耐化学介质试验:将胶条浸泡在模拟雨水、玻璃清洗液等化学介质中一定时间后,测试其体积、重量、硬度的变化,以及力学性能的衰减程度,评估介质的化学侵蚀对材料长期性能的影响。
4.动态疲劳试验:在试验台上安装完整的雨刮器总成,模拟实际装车状态,在喷淋条件下进行数十万甚至上百万次的往复刮刷循环,这是最接近实际使用情况的综合性耐久测试,能优秀考核胶条磨损、结构疲劳、电机负载等各项指标。
四、对材料研发与质量控制的指导意义
基于GB/T11546-2008及相关测试方法所获得的数据,对雨刮器胶条材料的研发和生产质量控制具有明确的指导作用:
1.配方优化:通过对比不同橡胶配方(如天然橡胶、氯丁橡胶、乙烯-丙烯-二烯烃单体橡胶等)或添加不同种类、比例的抗老化剂、软化剂、填充剂后的蠕变性能和磨损性能,可以科学地指导材料配方的改进,寻找耐久性与刮拭静音性、贴合度的受欢迎平衡点。
2.工艺参数验证:硫化温度、硫化时间等生产工艺参数会影响橡胶的交联密度,进而影响其力学性能和抗蠕变能力。通过测试不同工艺条件下产出的胶条材料,可以优化生产工艺,确保产品性能的稳定性和一致性。
3.供应商材料比对:在采购胶条原材料或成品时,可以要求供应商提供基于相关标准的材料性能测试报告,或自行进行抽检。将蠕变率、磨损量等关键数据作为技术协议的一部分,有利于从源头控制质量,筛选出性能更优、更耐用的材料供应商。
4.使用寿命预测:虽然实验室测试无法完全等同于实际路况,但通过加速老化、加速磨损试验,结合蠕变数据,可以建立一定的数学模型,对雨刮器胶条在典型使用环境下的预期使用寿命进行理论推算和对比评估,为产品设计寿命提供参考。
结语
汽车雨刮器的耐磨损性能是一项涉及材料科学、摩擦学、机械设计等多方面的综合性指标。GB/T11546-2008《塑料蠕变性能的测定》标准,为评估其核心材料——胶条在长期受力下的抗变形能力提供了科学、可量化的测试方法依据。将此项测试与其他磨损、老化、疲劳测试相结合,能够构建起更为优秀的雨刮器耐久性评价体系。这不仅有助于生产商不断提升产品质量,开发出更经久耐用的雨刮器产品,也为行业内的技术交流和产品比较提供了共同的技术语言基础,最终受益的是广大消费者,能够获得安全可靠、使用寿命更长的车辆零部件保障。
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