汽车用橡胶减震制品及其它杂件的技术进展

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关键词 :汽车 ;橡胶减震制品 ;空气弹簧 ;雨刷片 ;点火线 ;安全气囊 中图分类号 : TQ3361 4 + 2 ; TQ3361 9 文献标识码 :B 文章编号 :10002890X(2007) 0820504204
随着对汽车舒适性和安全性要求的不断提 高 ,汽车用橡胶减震制品和其它杂件的生产技术 快速发展 。现将这方面的技术进展简介如下 。
作者简介 :谢忠麟 (19412) ,男 ,广东乐昌人 ,北京橡胶工业研 究设计院教授级高级工程师 ,从事非轮胎橡胶制品研制及橡塑材 料研究工作 。
的主要特点是门尼粘度稳定 ,可直接混炼 ,胶料的 混炼时间短 、能耗低 ,所得混炼胶门尼粘度稳定 。 将一定时间 (如 1 个月) 内使用的生胶进行大混 合 ,还可以进一步提高生胶的门尼粘度稳定性。 另外 ,采用脱蛋白 N R 制备的减震制品耐蠕变性 能极佳 。
随着汽车发动机和排气管温度不断升高 ,发 动机支承垫胶料的主体材料由 CR 改为 EPDM 或 HNB R[3] 。HNB R 兼具耐热和耐油性能 ,在同 等硬度 (邵尔 A 型硬度 56~58 度) 下 ,其胶料的 拉伸强度和撕裂强度远高于 CR 和 EPDM 胶料 , 动静刚度比与 EPDM 胶料相当 ,小于 CR 胶料 。 另外 , EPDM/ 乙烯2乙酸乙烯酯橡胶并用胶的耐 热和耐油性能较好 ,也适合作汽车减震件胶料主 体材料[4 ] 。
第8期
谢忠麟. 汽车用橡胶减震制品及其它杂件的技术进展
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极高 ,在工作期间不开胶 。我国一般采用抛丸法 对金属骨架进行表面处理 ,所用设备主要为履带 式抛丸机 ,钢丸的 HRC 硬度和直径一般分别为 46~50 度和 016~110 mm[6 ,7] 。金属骨架进行抛丸 处理并除尘后 ,再进行磷化或/ 和涂胶粘剂处理 , 处理工艺对橡胶2金属粘合强度影响极大 ,如分别 以美伽姆 3270 和 100 为底胶和面胶 ,采用抛丸2 涂胶粘剂工艺处理的钢骨架与胶料的粘合强度为 61 7 M Pa ,采用磷化2涂胶粘剂工艺处理的为 61 1 M Pa ,采用抛丸2磷化2涂胶粘剂工艺处理的为 91 9 MPa[6] 。由于环保要求 ,毒性较大的甲苯三异氰酸 酯(列克纳) 胶粘剂已基本淘汰 ,现在使用的胶粘剂 主要为开姆洛克 、美伽姆和泰胜 ( Thixon) 胶粘剂 。 11 11 3 混炼设备
标 准
Ⅰ1)
Ⅱ2)
胶料性能 邵尔 A 型硬度/ 度 拉伸强度/ MPa 拉断伸长率/ % 拉断永久变形/ % 屈挠龟裂次数(3 级裂口) ×10 - 4 H 抽出力/ N 100 ℃×168 h 热老化后 邵尔 A 型硬度变化/ 度 拉伸强度下降率/ % 拉断伸长率下降率/ % 臭氧老化等级3) 成品胶囊性能 24 h 内压降/ MPa 破坏内压/ MPa 粘合强度/ ( kN ·m - 1) 台架试验寿命 ×10 - 4/ 次
表 1 部分国产汽车空气弹簧胶囊材料构成及胶料和成品性能
项 目
材料构成 外层胶 内层胶 帘布胶 锦纶 66 帘布规格
编 号
1
2
3
4
5
NR
NR/ BR NR/ CIIR
NR
CR
NR
NR/ SBR/ BR NR/ CIIR
NR
CR
NR
NR
1870dtex/ 2 1400dtex/ 2 和
1 减震制品 11 1 减震件 11 11 1 胶料主体材料
汽车用橡胶减震件一般由橡胶和金属骨架构 成 。胶料的主体材料主要为 N R ,对耐油性能要 求较高的减震件胶料主体材料多为 CR 、NBR 和 共聚氯醚橡胶 。我国橡胶减震制品质量波动较大 的原因之一是生胶质量不稳定 、性能指标难以控 制 。这是生胶供需不平衡 、供货渠道及价格不断 变化造成的 。以 N R 为例 ,在我国橡胶市场上 ,除 国产 N R 外 ,还有大量来自马来西亚 、印度尼西 亚 、泰国 、越南甚至非洲的 N R ,这些不同产地及 不同生产商的 N R 产品轮番占据市场主导地位 。
生胶和 混 炼 胶 门 尼 粘 度 稳 定 是 保 证 工 业 化 生产的减 震 件 静 刚 度 和 动 刚 度 及 动 静 刚 度 比 恒定的前提条件 。国外常用的恒粘度 N R 牌号为 CV60 ,其门尼粘度 [ ML (1 + 4) 100 ℃] 为 (60 ± 5 ) ,其中马来西亚的CV60质量属于上乘[1] 。CV60
近年来 ,我国部分橡胶减震制品生产企业已 将先进的分析软件和有限元分析法应用于橡胶减 震制品的设计上 ,制造出结构合理 、性能优异的橡 胶减震制品 。
橡胶减震制品的性能测试极为重要 。先进的 橡胶减震制品生产企业除必须配备常规的橡胶理 化性能检测仪器外 ,还应配备布拉本德加工性能 测试仪 、臭氧老化试验机 、差示扫描量热仪 、扫描 电子显微镜 、傅立叶转换红外光谱仪 、电子蠕变2 应力松弛仪 、裂解气相色谱仪 、动态热力学分析 仪 、微机控制电液伺服橡胶构件试验台和七通道 电液伺服协调加载系统等先进检测装置 ,以对橡 胶减震制品进行静态性能和动态性能 ,包括压缩/ 剪切应力 、应变 、模量和刚度 ,扭转/ 偏转力矩 、角 度和刚度 ,滞后性能 (回滞曲线和损耗角) ,粘合性 能 ,破坏负载 ,压缩/ 扭转/ 剪切/ 偏转动态刚度以 及高低温疲劳寿命等进行测试[8] 。
在各种牌号的 CR 中 , GR T 的粘合性能和耐 屈挠龟裂性能最佳 (见表 2[13] ) ,焦烧性能 、低温性 能及擦胶效果较好 。因此 ,空气弹簧胶囊一般选 用 GR T 作主体材料 。
空气弹簧胶囊的结构分为膜式 (多用于小型 汽车) 和曲囊式 (分为单曲 、双曲和多曲 ,多用于载 重汽车) 。多曲囊式空气弹簧可提高载重汽车的 承载能力 ,近年来其生产和应用逐渐增多[14] 。
开炼机因手工操作 、翻斗式密炼机因剪切力 不足已不适应现代橡胶减震制品的胶料混炼 。目 前 ,国外橡胶减震制品胶料多用啮合型转子密炼 机 ,如 K 系列密炼机 (英国 Francis Shaw 公司产 品) 混炼 ,该机的生产效率高 ,密炼室清理十分方 便 ,可炼多种用途胶料 ,混炼温度可达 170 ℃,所 炼胶料质量均匀 、无死点[1] 。我国橡胶制品厂在 20 世纪 80 年代中期引进了 K 系列密炼机 ,使用 效果良好 。 11 11 4 设计和检测
我国已用非线性有限元分析方法研究汽车空 气弹簧的非线性特性 、分析设计参数 (帘线角度 、 帘线弹性模量和帘线层数等) 对产品结构和性能 的影响 ,以获得较佳的汽车空气弹簧设计方案 。
我国尚未有空气弹簧胶囊专用生产和试验设 备 ,其主要由胶囊生产厂自行研制配套 ,目前已开 发出胶囊成型机和硫化机[15] 、内囊硫化模及产品 性能试验台等 ,但空气弹簧胶囊的生产设备和工 艺水平较低 ,亟待提高 。
表 2 不同牌号的 CR 性能比较
处理或卤化处理 。
牌号
H 抽出力/ N
屈挠龟裂次数(1 级裂口) ×10 - 4
121
1171 6
37
S240
411 2
85
R22
1381 2
100
GR T
1411 6
120
注 :121 , S240 , R22 和 GR T 分别为国产 、日本电气化学工业 株式会社 、日本东曹株式会社和美国杜邦公司产品 。
国外汽车用液压减震器 (安装有橡胶减震配 件) 已投入使用[5] ,而我国液压减震器技术还有待 发展 。 11 11 2 金属骨架表面处理
橡胶减震件要求橡胶与金属骨架的粘合强度
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60 ±5 ≥15 ≥500 ≤35 ≥50
60 ±5 ≥15 ≥450
≤+ 10 ≤20 ≤30
≤01 02 ≥2 ≥6 ≥300
注 :1) GB/ T 13061 ;2) 德国 Contitech 公司标准 ;3) 40 ℃×48 h ,臭氧体积分数 50 ×10 - 8 。
润滑剂 (石墨或二硫化钼) 的涂料涂覆[18] 及用酸
我国开发的原位接枝技术可以大大提高 N R 胶料 (如汽车悬架系用球铰胶料) 的耐疲劳性能 。 在相同条件下 ,用常规技术制备的 N R 胶料和球 铰疲劳龟裂次数分别为 5 ×103 和 4 ×106 ,而用原 位接枝技术制备的 N R 胶料和球铰疲劳龟裂次数 分别达到 11 25 ×104 和 1 ×107 [2] 。
我国空 气 弹 簧 胶 囊 所 用 胶 种 主 要 为 N R 、 N R/ B R 并用胶和 N R/ SB R/ BR 并用胶 ,近年来 N R/ CIIR (气密性能好) 并用胶和 CR (耐臭氧老 化和耐热性能好) 逐渐应用 。国外空气弹簧胶囊 所用胶种主要为 CR 和 CR/ N R 并用胶 。空气弹 簧胶囊使用的帘布为经 RFL 浸渍液浸渍及热伸 张处理的锦纶 66 帘布 。不过国产空气弹簧胶囊 锦纶 66 帘布所用的 RFL 浸渍液中胶乳为丁苯吡 胶乳 ,国外为提高胶料与帘布的粘合性能 、改善胶 囊的耐疲劳老化性能和延长使用寿命 ,采用氯丁 胶乳[9] 。部分国产汽车空气弹簧胶囊材料构成及 胶料和成品性能见表 1[10213 ] 。
11 2 空气弹簧 北京橡胶工业研究设计院早在 20 世纪 50 年
代末就进行了汽车空气弹簧的研制 ,并很快掌握 了其成套生产技术 (产品在 1960 年用于北京电车 上) 。该技术达到当时世界先进水平 ,输出东欧和 古巴 。但后来由于诸多原因 ,我国汽车空气弹簧 的研制工作中断多年 ,直到 80 年代后期才又开始 汽车空气弹簧的生产 。
504
橡 胶 工 业 2007 年第 54 卷
汽车用橡胶减震制品及其它杂件的技术进展
谢忠麟
(北京橡胶工业研究设计院 ,北京 100039)
摘要 :介绍汽车用橡胶减震制品及其它杂件的技术进展 。减震件胶料的主体材料为 NR , CR , NBR , EPDM 和 HNBR 等 ,胶料适合采用 K 系列密炼机混炼 。我国空气弹簧胶料的主体材料主要为 N R 和 CR ,国外为 CR 及其与 NR 的并用胶 ;帘布为 RFL 浸渍液浸渍锦纶 66 帘布 ;我国空气弹簧胶囊的生产设备和工艺水平亟待提高 。雨刷片主 体材料为 NR 及其并用胶 ,硫化工艺为模压和挤出2高速热空气连续硫化工艺 。热塑性 EPDM 已用于点火线外护套层 中 ,国产点火线的结构和性能均达到较高水平 。我国已能生产安全气囊用中低旦锦纶 66 工业丝 ,国外已开发出芳纶 纤维/ 硅橡胶涂覆织物安全气囊 ,高硬度热塑性弹性体已取代工程塑料用于气囊盖中 。
SB R ,B R 或 CR) 作主体材料 , 1965 年以后改用
21 2 点wenku.baidu.com线 点火线安装于汽车发动机点火系统中 ,其功
能是将点火线圈上的高压电传给火花塞 ,使气缸产 生电火花 ,同时对车内外的电磁干扰起抑制作用。
我国点火线过去需要进口 ,但到 20 世纪 90 年代中期 ,国产点火线无论是在结构还是在性能 上都有长足的进步 。
59 241 0 580
8 10510 (未裂)
01 003 21 2 8 650 (破坏)
1870dtex/ 2
58 231 2 620
12 591 7
60 181 8 581
29 5010(1 级裂口)
144
66 251 8 640
+ 21
2
65
4
57
3
01 006
62 171 8 662
+6 11 24 0
2 杂件 21 1 雨刷片
1 965年以前雨刷片采用二烯烃橡胶 (NR ,
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橡 胶 工 业 2007 年第 54 卷
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