超高溫橡膠在汽車零部件中的應(yīng)用
超高溫橡膠在汽車零部件中的應(yīng)用 |
作者:Benoit LeRossignol 來源:Rubber World |
汽車橡膠零部件包括發(fā)動機(jī)環(huán)架、過濾擺動和吸收震動的軸襯。天然橡膠因為擁有比較均衡的特性,所以在動力學(xué)應(yīng)用中極為廣泛。 抗震應(yīng)用的天然橡膠化合物 ◆ 與金屬的粘接 橡膠與金屬之間的連接源自於橡膠化合物和粘接劑在硫化過程中產(chǎn)生的強(qiáng)相互作用。在清洗,去脂或者特殊金屬處理(噴砂,磷酸鹽沉積,電鍍鋅沉積等等)後的金屬零件表麵上,常使用蘸或者噴霧的辦法製得粘接劑薄膜。 金屬處理 → 粘接劑沉積 → 乾燥 → 成型 我們一般使用兩層沉積法,**層與金屬之間產(chǎn)生連接,上麵一層與橡膠化合物產(chǎn)生連接。粘接劑的厚度大概在20微米。 粘接劑樣品測試采用標(biāo)準(zhǔn):剝離測試ASTM429B;雙搭接剪切測試ASTM D945。 好的粘接劑有很好的橡膠粘接強(qiáng)度,當(dāng)橡膠斷裂時標(biāo)記為“R”。差粘接劑的界麵會斷裂,與橡膠這一麵斷裂時標(biāo)記為“RC”,與金屬一麵斷裂時標(biāo)記為“M”。 ◆ 動力學(xué)性能 動力學(xué)性能通常是在壓縮模式下測量紐扣狀樣品得到的。動力學(xué)性能代表的是橡膠化合物的阻尼正弦應(yīng)變的能力。我們測量的是橡膠的反應(yīng),表征記為與應(yīng)變同相位的彈性E′,和與應(yīng)變不同相位的粘性模量E〃。阻尼係數(shù)由E〃/E′的比例表征,記為tanδ。 動力學(xué)性能測試為壓縮模式下測量一個紐扣狀樣品,直徑高度都為10mm。動力學(xué)剛性強(qiáng)度Ks在10%的壓縮比的時候測得。我們通常測量以下兩個特征點(diǎn): 其一為K15剛性強(qiáng)度,頻率為15HZ,應(yīng)變幅度為2%;K155剛性強(qiáng)度,頻率為155HZ,應(yīng)變幅度0.1%。 其二為K155/K15的比值t,即為動力學(xué)剛性強(qiáng)度的係數(shù)。低粘/彈性比值的橡膠化合物具有很好的彈性,提供低的動力學(xué)剛性強(qiáng)度,高粘/彈性比值的橡膠化合物在高頻下將提供高阻尼高動力學(xué)剛性強(qiáng)度。 ◆ 蠕變 蠕變是指在固定的應(yīng)力和溫度下在一定時間內(nèi)橡膠樣品損失的高度。由於高尺寸穩(wěn)定性的需要,需要低蠕變或者說低壓縮比。 壓縮比(ASTMD395-85)是一個很簡單的測試,可以很好地測試一個樣品。對天然橡膠來說,測試在周期為72小時溫度為70℃~100℃的範(fàn)圍內(nèi)完成。 ◆ 熱空氣老化 熱空氣老化可以用機(jī)械性能(斷裂拉伸強(qiáng)度)對溫度和時間的損失程度來表征(ASTM D573681)。對天然橡膠來說,測試通常在10℃~100℃下進(jìn)行7天或者14天。 ◆ 疲勞壽命阻抗 疲勞壽命阻抗指在固定應(yīng)力下破壞零件需要的時間或者循環(huán)周期數(shù)。有許多疲勞測試方法,但*重要的是:FTFT(疲勞斷裂測試);初始裂紋以及裂紋生長速度等方法。 為了定義橡膠化合物的疲勞行為,作為一個規(guī)定,我們必須確立幾個施加應(yīng)力和斷裂周期數(shù)之間的關(guān)係。 複合物的開發(fā)與溫度的升高 在過去的20年裡,汽車發(fā)動機(jī)罩下溫度從70℃急劇地升到100℃。溫度上升的主要原因為發(fā)動機(jī)功率的提高,柴油發(fā)動機(jī)渦輪的廣泛使用,發(fā)動機(jī)用於噪音減少而采取的縮小化和密封裝置的使用。為了掌控這種溫度的升高,橡膠公司不得不提高橡膠化合物的性能。 對於操作溫度在70℃的動力學(xué)應(yīng)用,天然橡膠化合物通?;侗?所示的配方。這是一個經(jīng)典的硫化係統(tǒng),叫做CV,加速劑/硫的比例為0.28。這種化合物擁有表2所示的性能水平。 為了提高在更高溫度下的抗老化性能,我們不得不改變硫化體係,從經(jīng)典的硫化體係(加速劑/硫的比例為0.1~0.6,由長且柔性的聚硫連接),在85℃時改變?yōu)榘胗行У牧蚧瘋S統(tǒng),標(biāo)記為SEV(加速劑/硫的比例為0.7~2.5),然後在100℃時改變?yōu)橛行Я蚧瘋S統(tǒng)(加速劑/硫的比例為大於2.5,形成短且剛性的單硫連接)。這些都如圖1所示。
我們測試SHTC複合物對比目前用的EV化合物的條件分彆是:110℃500小時;120℃500小時;130℃500小時。
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