汽车用橡胶软管的性能检验

在汽车中胶管用来传输各种液体和气体，包括燃油，润滑油，制冷剂和水等。胶管安装在汽车中要长期经受行驶条件下的各种环境因素的影响。为了生产和开发出满足实际使用要求的胶管产品，正确评价和检测胶管的使用性能必然成为一项十分重要的工作。 一、各类汽车胶管的性能要求 汽车胶管必须具有一定的梃性和柔性，一定的耐高低温、压力、天候、输送液体及机械振动的能力。汽车胶管可分为燃油胶管，空调胶管，制动胶管，冷却管，动力转向管和空气输送管等，不同用途的胶管又有一些不同要求，表1是各类胶管的性能要求和常用的一些检测方法。 二、胶管材料性能的检验方法 常用的胶管的材料性能的试验有拉伸性能，硬度，撕裂强度，粘着强度，耐液体性能，空气老化，压缩永久变形和拉伸永久变形，臭氧老化，低温性能，金属腐蚀性和渗透性等，通常内胶要按耐热性和耐传输液体的能力选择，而外层胶需耐热，耐臭氧及与内胶粘着性能好。这些试验一般用试片进行，主要用作产品的质量控制。由于其硫化条件与胶管实际硫化条件不同，因此对材料的评价常常规定要从胶管上制备试样，而且在进行材料的耐久性评价时，应从经过一定条件下存放或使用后的胶管上裁取试样进行。由于胶管使用条件的特殊性，选用的这些常规物性试验也有不同于其他橡胶制品的地方，如常进行拉伸永久变形测量，作为一种器壁材料常需进行渗透性试验，由于和金属管接头接触需进行金属腐蚀试验等。 胶管多用来输送各种液体，所以耐液体试验是一项重要的材料试验项目，耐液体试验常用商用液体进行，因为它和使用条件接近，但由于波动性大，试验结果可比性差，所以提倡用标准或参考液体进行试验。 常用的标准或参考液体有以下几类： 1）参考燃油：用异辛烷和甲苯配制，甲苯越多，芳香烃含量越高，溶胀效果就越大。常用的C液体的异辛烷和甲苯的配比为50/50，可产生车用高芳香汽油的效果。液体 B C D 模拟各类膨胀效果的商用汽油，F为标准柴油，由直链烷烃和甲基萘组成，膨胀效果低于B。有的标准用90/10的3号油/对二甲苯做标准柴油。另外G H I K是四种含醇的燃油（含氧燃油），由不同比例的异辛烷、甲苯、甲醇、乙醇、二异丁烯和水配置而成，德国的FAM-1和FAM-2就是类似的参考燃油。而标准的氧化燃油就是加入叔丁基过氧化氢，过氧化指数为90的参考燃油。 2）标准矿物油：高粘度的石油基油品，其苯胺点越高，溶胀能力越低。1号标准油的苯胺点最高，是一种低体积增量油，可模拟高粘度润滑油。2号油苯胺点居中，是一种中体积增量油。3号油苯胺点最低，是高体积增量油，可模拟液压油。新增的IRM902和IRM903，分别和2号3号油接近。 3）工作液体：实际使用的液体常包含许多化学添加剂，比如机油中就是基础油中加入了5~25%添加剂，所以提出了3种有代表性的工作液体，即101模拟二酯型润滑油，102为1号标准油加5%的烃类防腐剂，用来模拟某种高液压油，103模拟飞机使用的磷酸酯液压油。用50/50的乙二醇/水混合液能产生发动机冷却液的效果，用不同比例的水 乙醇和增湿剂配置的玻璃洗涤液也可算作一种工作液体。 三、常用的胶管检验方法 许多国家的橡胶通用试验标准都规定了一套检验各类橡胶管使用可靠性的方法，另在一些产品标准中也有不少专用试验方法逐渐被广泛采用。这些方法有： 1. 胶管尺寸测量 内径 外径 增强层外径 壁厚 同心度 内外层胶厚 组合件内径，新的国标和ISO增加了长度和测量点标志，规定了无管接头和有各种管接头的胶管长度的测量方法。 2. 液压试验 —验证压力试验：检验软管和组合件在验证压力下持续30s-60s是否产生泄漏，变形和破坏。 —承压变形试验：在规定的压力（工作压力 验证压力或其他低于验证压力的压力）下保持1分钟，测量胶管的长度和外径变化及扭转角度和弯曲。 —爆破压力试验：测定在规定的升压速度下，胶管发生爆破时的压力。 —泄漏试验：在最小爆破压力的70%的静压下保存5min，反复一次，检查是否泄漏或破坏。由于试验往往用水，与实际使用液体的粘度不同，常温下测定的爆破压力和泄漏压力可能稍低。 (通常胶管设计的工作压力就是可供使用的最大压力，为了验证胶管牢固性进行的非破坏性试验的压力叫验证压力，通常为工作压力的1.5—2倍，胶管产生爆破时的压力称爆破压力，为工作压力的3—10倍。) 3. 低温曲挠试验 —低温刚性：胶管夹持在直径为胶管内径12倍的扭转轮上，在低温下停放6小时后，在12s内扭转180°时测得的扭矩与标准温度下测得的扭矩的比。 —低温弯曲：胶管夹持在直径为胶管内径12倍的扭转轮上，在低温下停放24小时后，在10s内扭转180°，检查内外胶是否脆裂和破坏。 测量胶管低温脆性最简单的试验是将试样在低温下弯曲90°，或将一段胶管冷冻后压缩1/2看是否脆裂，还有一种方法是用一定重量的重锤自由下落，冲击试样看试样是否脆裂。 4. 弯曲试验 将胶管弯曲到一定程度后测量弯曲部分的最小外径和弯曲前的外径的比，钢球通过能力和在管内加压时的弯曲力。 5. 吸扁试验 在1min内抽真空，保持10min后，用直径为胶管内径0.9倍的钢球滚过，检查胶管塌陷程度。有的标准采用测量胶管外径变化率来表示胶管变形程度。 6. 层间粘合强度试验 汽车胶管多为直径小于50mm的编织软管，试验常用宽10mm或25mm长条试样，也有采用宽25mm的圆环，呈90°剥离，拉伸速度为25mm/min。 7. 液体壁透试验 —在常压下，将胶管和充装一定液体的容器相连并密封容器管口，水平放置试验装置，然后定期称量由于液体通过胶管向外渗透造成的整个试验装置的质量变化，从而求出液体的渗透速度。 —在试验液体上施加50kPa的气压，在一定时间后卸压，测量液体减少的体积。 空调管制冷剂的渗透速度的测量原理基本相同，只是制冷剂的充注方法复杂些，并要同时进行一个未充注液体的基准试样试验。 8. 容积膨胀试验 胶管在传输液体的压力作用下不应产生明显的容积变化，测量容积膨胀的方法是将胶管连接到一液压源上，另一端和一测量胶管膨胀后液体体积的量管相连。将胶管中压力升高到试验压力使胶管膨胀，然后关闭液压源，打开与量管相连的阀门，这时容积膨胀部分的液体上升到量管中，即可测量出膨胀的容积。 9. 清洁度和萃取试验 对燃油胶管常用C液体注入胶管，停放24h后倒空，并用C液体清洗内壁。收集注入和冲洗的C液体，将不溶性杂质过滤出来，干燥称重得出不溶性杂质的重量，以单位胶管内表面积上杂质的数量或杂质的最大尺寸表示清洁度；将滤得的溶液蒸发、干燥、称重得出可溶物质重量。再用甲醇从上述滤液蒸发干燥所得物中萃取腊状物，将所得甲醇萃取液蒸发干燥，称得腊状物重量。 10. 盐雾试验 将软管组合件放在35℃ 5%氯化钠水溶液形成的盐雾中，持续24h后，检查管接头金属是否被腐蚀。 （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，最理想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