橡膠的透氣性檢測在汽車內(nèi)胎上的應(yīng)用
1、概述
目前汽車車輪內(nèi)胎大都采用丁基橡膠、或丁基橡膠和其它橡膠的并用膠，用于內(nèi)胎的橡膠材料除要求具有高強度的耐拉伸、耐撕裂性能外，還要求有良好的氣密性，以保證汽車長時間不需要充氣。要了解哪一種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的何種成分橡膠具有更好的氣密性，需要對相關(guān)產(chǎn)品做氣密性試驗。現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)一般的試驗方法為：把整只內(nèi)胎充足氣，并連上壓力表，觀察一段時間內(nèi)整只內(nèi)胎的壓降。這種整體性的測試方法目前除了通過觀察壓力表壓降的做法外，還沒有其它理想的實現(xiàn)方式。此測試方法精度低、耗時長，操作起來很不方便。GB/T 7755——2003（硫化橡膠或熱塑性橡膠 透氣性的測定）給出了一種測試橡膠材料氣密性的方法，能夠快速準(zhǔn)確地檢驗出哪種橡膠更具有良好的氣密性，從而可進一步計算出用哪一種橡膠制做的車輪內(nèi)胎有更良好的密封性。
2、GB/T 7755測試原理簡介
如下圖，把一個圓形試樣放入保持恒溫的透氣室模腔，試樣把模腔分割為上下兩部分，上腔施加一定的壓力，以使氣體在壓差下穿透試樣，所以也叫高壓側(cè)，而下腔則一般被稱做低壓側(cè)。將高壓側(cè)連接到一個恒壓氣體貯存器上，確保在整個測試過程中高壓側(cè)保持恒壓，氣體穿過試樣向低壓側(cè)滲透，低壓側(cè)容積一定為V，故壓力會由P增加△P，滲透到低壓側(cè)的氣體體積為△V，則原來氣體的體積被壓縮為V-△V，采用一個高精密壓力傳感器監(jiān)測低壓側(cè)的壓力變化△P，即可由下式計算出氣體的滲透量△V：
P·V=（P+△P）·（V-△V） （1）
透氣室結(jié)構(gòu)示意圖
a、從待測材料上仔細選取平整、無劃痕、無穿孔、表面無附著物及其它缺陷的試樣，在其上裁取要求尺寸的圓形試樣、 試樣厚度的最大偏差不應(yīng)超過平均厚度的10％；
b、 用軟質(zhì)材料擦凈測試下腔表面的灰塵、或以前試驗時留下的真空油脂等；
c、 在下腔的密封區(qū)域均勻地涂上一層真空油脂；
d、 將裁好的多孔墊片放置在低壓側(cè)，做為試樣的支撐，以抵抗高壓側(cè)氣體壓力負荷，使試樣在整個測試過程中不會產(chǎn)生明顯的變形，但不能讓多孔墊片接觸到真空油脂；
e、 試樣平整地放好，盡可能地讓多孔墊片和密封膠圈處于同心的位置；
f、 把高壓室和低壓室合在一起，并保持密封狀態(tài)；
g、將透氣室的高壓側(cè)與貯氣瓶連接，根據(jù)試樣的透氣性，試驗壓力可以設(shè)置為0.2MPa～0.5MPa；
h、檢測低壓側(cè)的壓力上升情況。
4、GB/T 7755測試方法在汽車內(nèi)胎上的應(yīng)用
GB/T 7755測試方法應(yīng)用在汽車內(nèi)胎的透氣性檢測上，可以大大提高檢測精度，縮短測試時間。執(zhí)行這個標(biāo)準(zhǔn)的測試儀器，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求低壓側(cè)的容積應(yīng)做得很小，在本文中暫取為12ml，試樣滲透面積取為36cm2，儀器測試精度為0.3Pa ，若儀器監(jiān)測到低壓側(cè)0.3Pa的壓力變化，可運用公式（1）計算氣體滲透量。
式中取低壓側(cè)的壓力P=0.1MPa，V=12ml，△P=0.3Pa，可得出△V=3.6×10-5 ml，即低壓側(cè)的容積增加了3.6×10-5 ml，若高壓側(cè)的壓力按0.2 MPa計算，則高壓側(cè)的氣體損失為1.8×10-5 ml，此數(shù)值即為高壓側(cè)在試樣36cm2面積上的氣體滲透量。
一個汽車內(nèi)胎的外表面積約為0.6m2,根據(jù)上面的計算結(jié)果可得出其滲透量為0.003 ml，這個滲透量會引起一個容積為22L的輪胎多大的壓力降呢？按下式計算：
P1·（V1-△V）=（P1-△P）·V1
式中P1=0.2MPa為汽車內(nèi)胎內(nèi)部的壓力；
V1=22L為汽車內(nèi)胎的容積；
△V=0.003 ml為汽車內(nèi)胎的泄露量。
可得出△P=0.0272Pa，
也就是說，同一種材料在相同的測試條件下，當(dāng)用GB/T 7755測試方法可以監(jiān)測到0.3Pa的壓力變化時，傳統(tǒng)檢測方法只能監(jiān)測到0.0272 Pa的壓力變化，如果希望用傳統(tǒng)方法監(jiān)測到0.3Pa的輪胎壓力變化，必須要付出11倍于GB/T 7755測試方法所用的時間。如果再考慮傳統(tǒng)方法使用的壓力表分辨精度一般在100Pa以上，那么當(dāng)?shù)鹊捷喬サ膲毫ψ兓_到壓力表的最小分辨精度100Pa時，測試時間將3600多倍于GB/T 7755測試方法。
另外，GB/T 7755測試方法實現(xiàn)了對特定材料的特定檢測，其檢測結(jié)果僅僅決定于材料本身，和其它因素?zé)o關(guān)，對內(nèi)胎材料的選取、改進都有很好的指導(dǎo)意義。
5、結(jié)束語
為了獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品，或者為了加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，除了在技術(shù)、工藝等方面需要不斷改進外，還要有理想的檢測手段做保 障，快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)檢測對科研或生產(chǎn)往往會起到?jīng)Q定性的作用。
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