肖衡　朱文明　杨泰隆

摘 要：车用密封胶条的可靠性影响乘车的舒适性和安全性。为了掌握密封胶条的使用状态，提升密封胶条维护效率和降低维护成本，提出了一种基于密封胶条自然老化检测数据的分析方法。按照国家标准检测了密封胶条旧件的硬度、拉伸强度和拉断伸长率等三项力学性能。从性能保持率的角度分析了密封胶条的劣化程度。使用3次拉格朗日插值多项式，对车用密封胶条使用寿命进行预测，结果显示其使用寿命是128个月。

关键词：车用密封胶条；自然老化；力学性能；寿命预测

1 前言

橡胶材料在使用过程中受环境因素的影响，其力学性能会逐渐劣化[1]，导致其密封效果下降、车门噪声上升，因此需要掌握密封胶条的使用状况和使用寿命，为实现密封胶条的可靠性维护提供理论基础。

本文通过收集自然使用条件下的密封胶条旧件，并检测其力学性能，获得不同时刻更换下来的密封胶条力学性能数据，以此掌握密封胶条力学性能劣化规律，对密封胶条的力学性能进行分析。

2 分析方法

2.1 性能保持率

车用密封胶条的劣化程度可以用性能保持率进行描述，是指变量x相对于基础元素A（x）的接近程度，本文依据密封胶条力学性能变化的一般规律，提出如下3个性能保持率的计算方法：

（1）硬度保持率

3 力学性能检测

3.1 车用密封样品收集

以江苏某公司生产的三元乙丙橡胶材料的车用密封胶条为收集对象，收集密封胶条新件若干条，收集使用不同年限南京地域密封胶条旧件若干条，并对密封胶条进行编码，以防混乱，如表1所示。

3.2 硬度检测

执行GB/T 531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法.第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》[3]，以保证检测的规范性。使用裁刀将密封胶条样品切割成标准试样，使用ZY-14硬度计进行检测。在试样表面不同位置进行5次测量，取中值为最终检测结果。

3.3 拉伸性能检测

拉伸性能包括拉伸强度和拉断伸长率，均执行GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶.拉伸应力应变性能的测定》[4]，使用裁刀将密封胶条样品切割成哑铃试样，每组3个样本，需要检测3次。

使用ZY-3微机控制电子式万能试验机进行检测。

拉伸强度和拉断伸长率的数值需要通[此处分段、首行缩进。]过公式计算，三个样本需要计算三次，取计算结果的中值为最终检测结果，计算公式如下：

4 检测结果及分析

4.1 硬度检测结果分析

将硬度的检测数据取中值，并根據公式（1）计算出硬度保持率。

对于密封胶条使用时间为99个月的旧件，时间跨度达到8年3个月，随着使用时间的增加，其硬度呈递增趋势。从新品到使用时间52个月的硬度增加迅速，从使用时间52个月到99个月这一阶段，硬度增加幅度很小，这表明车用密封胶条随使用时间的延续，硬度劣化程度很小。

4.2 拉伸强度检测结果分析

按照公式（5）计算拉伸强度数值取中值，并根据公式（2）计算出拉伸强度保持率。

随着使用时间的增加，使用0到69个月的样品拉伸强度呈递减趋势，但是对于序号4样品拉伸强度却出现了陡增的情况，不符合一般规律，属于异常数据，可能是橡胶材料本身大变形、强非线性的特性，引起检测结果出现了误差，可以使用插值法予以修正。使用69个月的序号3样品，其性能保持率降到0.79，大于0.5，可以正常使用。相对于同样使用时间69个月的硬度保持率来说，拉伸强度的劣化速度比较明显，因此，生产企业应对抗拉伸强度劣化方面做进一步研究。

4.3 拉断伸长率检测结果分析

按照公式（6）计算拉断伸长率数值取中值，并根据公式（3）计算出拉断伸长率保持率。

绘制拉断伸长率随时间的变化的曲线图，如图1所示。

从图1可以看出，随着使用时间的增加，拉断伸长率呈递减趋势，递减幅度显著。

5 预测车用密封胶条使用寿命

对于图1的拉断伸长率（0，460）、52，372）、（69，334）、（99，278）四个数据点，可以构建3次Lagrange插值多项式。记Ln（x）为拉断伸长率、xi为使用时间，结合公式（4），可构建3次Lagrange插值多项式如下：

L3（x）=1.58712×10-4x3-2.707×10-2x2-0.71364x+460 （7）

当取拉断伸长率保持率0.5为临界值时，即当拉断伸长率L3（x）=230%，计算得出x=128，即以拉断伸长率性能为密封胶条劣化程度的指标进行寿命预测，可以得出该密封胶条正常使用寿命为128个月。对于插值法来说，数据点越多，预测结果越精确。本文使用了4个数据点进行预测，预测结果相对粗糙，如若能获得更多的数据点，这将对使用寿命的预测大有益处。

6 结论

6.1 车用密封胶条的力学性能劣化符合一般规律，其硬度随时间的延续而增大，拉伸强度和拉断伸长率随时间的延续而减小。

6.2 从车用密封胶条的数据可以看出，该配方下的密封胶条抵抗硬度劣化效果显著，抵抗拉伸强度和拉断伸长率劣化效果弱于抗硬度劣化效果，需要改进配方提升抗拉伸强度和拉断伸长率的能力，以达到整体效果的优良，延长其使用寿命。

6.3 以拉断伸长率为预测指标、性能保持率0.5为临界值，采用3次Lagrange插值多项式对车用密封胶条的使用寿命进行了预测，结果显示，自然条件下使用的密封胶条的使用寿命是128个月。

基金项目：江苏省轨道交通车辆门系统重点实验室开放课题（KN17-17）.

参考文献：

[1]贝广常，谢发勤，姚小飞等.橡胶老化及其防护技术的研究概况[J].橡胶工业，2013，60（1）：58-61.

[2]关治，陆金甫.数值方法[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 531.1-2008，硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）[S].北京：中国标准出版社，2006.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 528-2009，硫化橡胶或热塑性橡胶.拉伸应力应变性能的测定[S].北京：中国标准出版社，2009.

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T20028-2005，硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度 [S].北京：中国标准出版社，2005.