汽车用橡胶软管的性能检验

1、汽车用橡胶软管的性能检验 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。胶管类型 标准号 主要检测项目

2、制动管ISO3996GB/T7127液压试验 缩颈试验 容积膨胀试验 爆破压力试验 制动液相溶试验 曲挠疲劳试验 拔脱试 验 吸水试验 低温弯曲试验 动态臭氧试验 高温脉冲试验 盐雾试验冷却管HG/T2491 ( WSE-M96D34 )粘合强度 爆破压力 外径变化 脆性温度 臭氧老化 热老化(耐冷却液 充冷却液老化后的爆 破压力 弯曲试验 低温柔性 压缩永久变形 脉冲强度 电化学腐蚀)空调管ISO8066GB/T20025制冷剂泄漏和渗透试验 老化试验 低温曲挠试验 真空试验 静压长度变化试验爆破压力 R 134a 抽出试验 耐 R134a 试验 耐臭氧 清洁度 脉冲试验 湿气进入试验 整体

3、密封性 压变 燃油管ISO4639GB/T10542HG/T3665HG/T3666耐液体（ C 液体 含氧燃油 氧化燃油 3 号油）气密性 爆破压力 粘着强度 C 液体抽出后臭 氧试验 低温曲挠 清洁度和萃取物 燃油渗透 真空试验 胶管拉伸永久变形和撕裂 含氧燃 油长期循环试验 耐燃性 加速老化 铜片沉积动力转向管ISO11425脉冲试验 爆破压力 液压长度变化试验 低温曲挠 粘合强度 耐臭氧 容积膨胀 清洁度 接 头腐蚀 耐液性 振动疲劳二、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

4、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，

5、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

6、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525%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， 10

7、2 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

8、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 1.52

9、倍，胶管产生爆破时的压力称爆破压力， 为工作压力的 310 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 1 2s 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 1 0s 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

10、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 2 5mm 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

11、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

12、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 C 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

13、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 C温度下用含氧燃油在胶管中循

14、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

15、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Q试验）和适于钢丝增强的橡胶塑料软管

16、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，或将胶管固定在能使胶管拉伸 120% 的圆柱上，也可直接将胶管弯成半圆环，绕在直径为胶管内径 120% 的芯轴上，在一定的臭氧浓度下，经过一定的时间后，观察胶管的龟 裂情况。 在大气中进行的表面龟裂试验是一种低浓度臭氧试验， 方法与此类似。 在制动软管 的试验中，设计了一种动态条件下的胶管耐臭氧

17、试验，胶管的一端固定，另一端以 0.3Hz 的频率相对固定端运动，一定时间后检查胶管龟裂情况。（通常试验选用的臭氧浓度为 25200pphm 。橡胶耐臭氧能力可分三个等级：50500pphm 天然胶，丁腈胶，丁苯胶，顺丁胶和异戊胶。10002000pphm 氯丁胶和丁基胶。10000pphm 以上 乙丙胶，氯磺化聚乙烯，氯醇胶，聚氨酯，硅橡胶和氟橡胶。胶管常用胶料仅第一类是值得关注的）五、胶管性能检测的新课题随着汽车技术的进步， 开发适用橡胶材料的工作对汽车胶管性能的检测会不断提出一些新的 课题（ 1）：1. 汽车内环境的改变。如发动机舱变窄，涡轮增压器和电喷装置的使用，动力转向系统采 用高压

18、泵，都使胶管耐受的温度和压力升高。由于液体粘度和橡胶的粘弹性会随温度变化， 需要测定不同温度下的泄漏压力和爆破压力； 在较高温度和压力下， 液体的渗透性会急速升 高，需要进行高温和受压条件的渗透试验； 还有些标准也增加了在高低温下测定吸扁性能和 弯曲性能的项目。2. 新型液体介质的使用。许多实际使用的液体常常采用许多化学添加剂来提高其性能，比 如汽油中的清洁剂就是一种胺类化合物， 对氟橡胶的影响很大， 因此注意添加剂对耐液体试 验结果的影响， 选择合适的试验液体进行试验， 对保证试验结果的可靠性是很重要的。 在高 温下，冷冻剂中的金属防腐剂与软管材料中被抽出的化学物质反应生成的沉淀物会堵塞发动

19、 机和散热器毛细管道，同时由于金属连接件和 EPDM 胶料中炭黑之间发生的电化学腐蚀会 使胶管产生裂纹， 采用新型冷却液必须研究其成分对橡胶材料的影响。 在一些冷却水管的产 品标准中已规定要进行电化学腐蚀试验，和进行冷却液萃取物成分的分析（2） 。3. 环保要求。补偿无铅汽油辛烷值降低的办法是使用含氧燃油和氧化燃油，氧化燃油中过 氧化氢对橡胶性能的影响很大，研究这种影响需掌握配置和使用氧化燃油进行试验的技术。 空调中使用新型制冷剂 R134a ，要求在温度和压力都提高的条件下进行耐 R134a （四氟乙 烷）和润滑剂聚二醇 PAG 的试验，并测定其渗透率。胶管内部输送液体向外渗透和胶管内 化学

20、物质被液体抽出也是环境评价的重要内容， 所以许多产品要进行渗透试验， 清洁度测定 和燃油抽出物 （或耐久性试验回收的产物） 数量和成分的分析以及观察燃油中不溶物质在铜 片上的沉积。六、胶管热寿命的推算（3）安全是现代汽车要解决的首要问题，一些部件必须定期更换，如燃油管和制动管，这就要求对购进的橡胶部件的储存期和使用寿命进行评估。热化学反应决定的橡胶材料的寿命tC随温度的变化可用以下直线方程表示（4）:lgtC=a+b/Ta=lg（ 1/AlnPO/PC） b=Ulge/R P0为老化前的性能，PC为性能临界值，U为活化能，A 和R为常数，用试验的方法确定系数a和b后就可推算材料和制品的寿命。1. 确定