1、談橡膠制品在汽車的使用與發展朱則剛1摘要：汽車產銷及保有量的增長促進了車用橡膠制品業的高速發展，汽車工業一直是橡膠制品的主要市場。尤其橡膠密封制品是汽車用橡膠制品中不可缺少的重要組成部分，是汽車中不可替代的一類特殊零件，分別起著密封、減振、隔音、制動等作用，對汽車正常行駛及行駛的舒適、安全性發揮重要的作用。根據橡膠彈性元件的組成、功用和基本性能，本文介紹了車用橡膠制品的用途與品種和橡膠部件可靠性，以及車用橡膠部件的損壞原因分析；同時指出了車用橡膠制品的發展趨勢。關鍵詞：車用橡膠制品 功用性能 發展趨勢On the use of rubber products in the automotive

2、 and DevelopmentZhu zhai GangShiyan of Hubei Dong Feng auto corporation 442001Abstract: The volume of car sales and hold down the growth of the car with the rubber products industry to promote the rapid development of automobile industry has been a major market for rubber products. In particular, au

3、tomotive rubber seal products is an indispensable rubber products an integral part of the car can not be replaced one kind of special parts, respectively, play a seal, vibration, noise, braking and other effects on the vehicle to normal driving and traveling comfort, safety, play an important role.

4、Rubber elastic element according to the composition, function and basic properties, this paper describes the use of automotive rubber products, rubber components and the variety and reliability, as well as the vehicle causes damage to rubber components analysis; also pointed out that the car with th

5、e rubber products, trendsKeywords: function of vehicle rubber performance trends over汽車產銷及保有量的增長促進了車用橡膠制品業的高速發展，一輛汽車除了鋼材之外，還使用了許多橡膠制品，汽車橡膠制品約占汽車總成本的6左右。汽車工業一直是橡膠制品的主要市場。汽車橡膠制品一般是指除輪胎以外的各種橡膠制品，主要包括各種膠管、傳動帶、密封制品等。尤其橡膠密封制品是汽車用橡膠制品中不可缺少的重要組成部分，主要品種有骨架油封、形密封圈、密封膠條、制動皮碗、皮膜及各種墊片。每輛汽車需要的橡膠配件達100200種，數量有2005

6、00個之多。全球每年消耗生膠量的70以上都用于汽車行業，其中60用于輪胎，40用于汽車橡膠制品。這些產品依靠橡膠大分子本身的高彈性、可復原性大變形、氣密性及粘彈性而發揮作用，是汽車中不可替代的一類特殊零件，分別起著密封、減振、隔音、制動等作用，對汽車正常行駛及行駛的舒適、安全性發揮重要的作用。1.橡膠彈性元件的組成、功用和基本性能(1)橡膠的組成。橡膠主要是以生膠為原料，加入適量的配合劑而制成。1)生膠(生橡膠)。生膠是橡膠工業的主要原料，按其來源可分為天然橡膠和合成橡膠兩種。天然橡膠。是從熱帶橡膠樹上采集的膠乳，經凝固、干燥、加壓等工序而成的一種高彈性材料。加工后的天然橡膠通常呈片狀固體，其

7、單體為異戊二烯。合成橡膠。主要以煤、石油和天然氣為原料用化學合成方法獲得。按其性質和用途，分通用和特種兩大類。通用合成橡膠的性能與天然橡膠相近，物理性能、力學性能和加工性能較好。特種合成橡膠具有某種特殊性能，如耐熱、耐寒、耐油及耐化學腐蝕等。合成橡膠種類較多，常用的有丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠和丁腈橡膠等。2)配合劑。配合劑是為了提高和改善橡膠制品性能而加入的物質。主要有硫化劑、硫化促進劑、補強劑、軟化劑、防老劑等。硫化劑的作用與塑料中的固化劑相類似，常用約有硫磺、氧化硫、硒等;硫化促進劑起加速硫化過程，縮短硫化時間的作用，常用的有氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂以及醛胺類有機化合物等;補強劑用以提高

8、橡膠的力學性能和耐磨、抗撕裂性能，常用的有炭黑、氧化硅、滑石粉等;軟化劑能提高橡膠的柔軟性和可塑性;防老劑主要是防止橡膠老化。(2)橡膠彈性元件的功用。橡膠是一種有機高分子材料，汽車上有許多零件是用橡膠制造的, 如風扇傳動帶、緩沖墊、油封、制動皮碗等。僅汽車輪胎一項,在汽車運輸成本中就占了10%左右。因此，對汽車使用與維修人員來說，了解橡膠及其制品的基本知識是非常重要的。隨著現代汽車使用性能要求的不斷提高，人們對汽車的振動與噪聲也提出了更高的要求，為了使汽車具有良好的舒適性，近年來國內外對發動機懸置系統進行了大量的分析與研究。由于橡膠彈性元件優越的減振降噪功能，汽車的結構系統使用了大量形狀各異

9、，功能不同的橡膠支承元件；轎車、客車、貨車等車輛的發動機懸置系統主要采用橡膠減振塊。國外橡膠支承元件的設計開發技術已經比較成熟，國內在這方面則存在較大差距。為了掌握各種橡膠支承元件的設計開發技術，對發動機懸置中的橡膠減振塊進行分析，對橡膠材料的特性參數進行研究具有重要的實際意義?，F代汽車的發動機及其動力總成是通過懸置系統安裝在汽車底盤上的，而大量汽車的懸置通常采用橡膠減振塊。橡膠減振塊承受著發動機的重量，在受各種干擾力作用的情況下，應能有效地限制其最大位移，以避免發生與鄰近件的干涉，同時，它應具有良好的隔振作用：既要降低來自發動機的振動與沖擊，也要降低來自路面的振動與沖擊。因此橡膠減振塊的功能

10、是：允許車架或車身扭轉而不致給機身造成過大的殘余應力，并防止給裝置造成過大的殘余變形，特別是對于四點支承型式；減少由發動機振動引起的結構噪聲，并減小聲波;防止由發動機振動引起的人體的不舒服及疲勞；防止部件的疲勞、損壞或誤操作，諸如散熱器、繼電器、儀表等等。總的來說，橡膠減振塊具有三大功能：支承、限位、隔振。橡膠減振塊的結構形式通常為復合型、剪切型和壓縮型3種。橡膠是一種高分子物質,是一種非線性材料，橡膠有彈性滯后現象，即在加載了一定時間以后才會產生最終變形。同樣，卸載后，也要經過一些時間才能恢復。由于橡膠的變形是時間的函數,通常加載瞬時所確定的彈性模量為瞬態彈性模量,而加載后橡膠產生的最終變形

11、確定的模量為靜態彈性模量。在計算橡膠減振塊的靜變形時,應采用靜態彈性模量。動載荷是隨時間變化的載荷，故動態彈性模量將大于靜態彈性模量。(3)橡膠的基本性能。常見橡膠有如下的基本性能。1)極高的彈性。這是橡膠獨特的性能，橡膠的伸長率可達100%1000%。橡膠在起初受負荷時變形量很大，但隨外力的增設加, 橡膠又具有很強的抵抗變形的能力。因此，橡膠可作為減振材料, 用于制造各種減輕沖擊和吸收振動的零件。2)好的熱可塑性。橡膠在一定溫度下失去彈性而具有可塑性,稱為熱可塑性。橡膠處于熱可塑性狀態時，容易加工成各種形狀和尺寸的制品，而且當加工外力去除后，仍能保持該變形下的形狀和尺寸。根據這一特性，可把橡

12、膠加工成不同形狀的制品。3)有良好的黏著性。黏著性是指橡膠與其他材料黏結成整體而不分離的能力。橡膠有很強的吸附能力，能與其他材料黏結成整體，如汽車輪胎就是利用橡膠與棉、毛、尼龍等，牢固地黏結在起一起而制成的。4)良好的絕緣性。橡膠大多數是絕緣體，是制造電線、電纜等導體的絕緣材料。此外，橡膠還具有良好的耐寒、耐蝕和不滲漏水、氣等性能。橡膠的缺點是導熱性差，硬度和拉伸強度不高等，尤其是容易老化。橡膠老化是指橡膠在儲存和使用中,其彈性、硬度、抗溶脹性絕緣性發生變化,出現變色、發黏、變脆及龜裂等現象。引起橡膠老化的主要原因是受空氣中氧、臭氧的氧化以及光照(特別是紫外線照射)、溫度的作用和機械變形而產生

13、的疲勞等。因此,為減緩橡膠制品老化，延長使用壽命，橡膠制品在使用和儲存中應避免與酸、堿、油及有機溶劑接觸，盡量減少受熱和日曬、雨淋。2.車用橡膠制品的用途與品種汽車工業的發展可以帶動國民經濟許多部門的發展，但同時也需要許多相關行業與之配合，橡膠工業就是其中之一。橡膠是汽車上常用的一種材料，橡膠在汽車上用量最大的制品是輪胎，目前全世界生產的橡膠約有80%為制造輪胎所用。此外，橡膠還廣泛用于各種膠帶、膠管、減振配件以及耐油配件等。有資料顯示，一輛汽車上的橡膠件有400500個，約占全車裝備數量的2%左右;重約40kg，占車重45。如輪胎、連接軟管、密封件、防震件、傳動件、襯墊類等等。因此，了解車用

14、橡膠件的有關知識，對汽車駕修、檢驗人員來說是十分必要的。汽車橡膠制品產值約占汽車部件總產值的6。由此可見，汽車橡膠制品在汽車工業中，占有重要地位。汽車常用的橡膠制品有:傳動帶（V帶、同步帶）、各種膠管、密封制品（油封、密封膠條）、減震橡膠制品及安全氣袋等幾大類，近些年來，我國廣大橡膠企業和科研單位在開發汽車用橡膠新產品，提高產品性能等方面做出了很大努力，特別是通過引進國外先進技術與設備，以及合資、合作等關系，使汽車用各種橡膠制品質量提高到了新水平，為引進車型配件國產化作出了貢獻，但我國汽車橡膠制品整體生產技術水平與國外相比，仍存在較大差距。汽車常用橡膠的種類、特性及應用見表1。表13.橡膠部件

15、可靠性(1)確保橡膠部件可靠性。保證制品可靠性的方法有：預測發動機防振膠和主動軸襯套受負荷影響而產生的龜裂和破損等，再通過其累計損壞數來預測制品；通過計測發動機防振膠的特性下降來預測防振膠由于振動而產生的老化。第一種方法可用如下方法進行預測：掌握損壞的形式。掌握在現場產生損壞的現象和損壞的形式；分析損壞機理。弄清楚產生損壞的機理，查明產生損壞的原因和主要因素；明確假定性能。決定可防止制品損壞的性能，明確其特性值與損壞現象的關系；制作壽命曲線圖。根據其結果確認小故障累積法則(簡稱米諾爾法)是否成立；實際壽命預測。根據上述的線型圖和制品的假定特性預測壽命。在一般的情況下,用損壞部件和同等的部件在公

16、司內進行再試驗,求出試驗條件和反復試驗次數,并以此作為實際使用條件。但是雖然掌握了市場的定位，但不能預測整體市場的負荷分布，也就是說，不清楚在實際使用中部件的損壞程度有多大。因此，為了預測實際使用中的部件損壞分布，有必要使顧客的使用方法模型化，盡可能地正確預測汽車在實際使用中所承受的負荷分布。(2)可靠性技術的現狀。對橡膠部件材料的要求相當嚴格,因橡膠部件會受環境條件的影響和加速條件的制約，且開發周期短。另外，防振膠等的功能性部件既要滿足顧客的要求，又要使其與車輛的整體性能平衡。然而，防振膠部件在技術上不能破壞車輛的性能要求，即使防振膠部件達到了性能要求，也往往不能達到車輛的要求。另外，如果開

17、發周期短，則會象過去那樣，沒有充足的時間通過試制車輛來調整性能。因此能夠在最初階段確定車輛的目標要求,并根據目標要求設計各種部件是重要的。(3)研究預測復合負荷的方法。橡膠部件會由于在現場的各種使用條件和環境條件變化而產生損壞，但是，無論是哪一種預測方法都是以預測單一負荷作用下的壽命為基礎的。多數汽車橡膠部件往往是受復合因素的影響，即受機械作用和熱、機械作用和臭氧、不同機械作用等復合因素的影響。在預測主動軸襯套壽命時，可用考慮機械作用(拉伸作用)與臭氧影響的S-N線型圖分別算出壽命，最后通過合計求得部件的總壽命。4.車用橡膠部件的損壞原因分析產生汽車用橡膠部件損壞的原因,主要有因橡膠部件功能下

18、降而使油泄漏等的情況。例如因油封老化而使密封功能下降，進而引起油泄漏以及由于防塵罩龜裂和破損而不能維持防止灰塵侵入等的作用。另外，還會由于橡膠部件老化而不能維持原有的性能。發動機減振器和懸掛式按鈕等的防振膠是具有代表性的汽車橡膠部件。這些橡膠部件會由于彈簧常數的變化而使防振性能惡化，進而使顧客的乘坐舒適性惡化。必須注意，補強劑、填充劑、防老劑、硫化促進劑、硫化促進助劑、硫化劑等相對生膠的重量百分比均對橡膠部件的性能有影響。特別是防老劑、盡管其添加量在1以下，但其對橡膠部件的壽命也會有很大的影響。在上述的橡膠部件疲勞、磨耗損壞中，有因普通的機械作用而產生的物理老化現象和因熱、光、氧、臭氧等環境因

19、素影響而產生的氧化老化現象。特別是汽車用橡膠部件，其大部分會受熱老化的影響。作為產生熱原的具有代表性的汽車部件有發動機、排氣管和剎車等。另外,主動軸襯套會因操作汽車方向盤時的機械拉伸作用和臭氧的相互影響而損壞襯套，在蛇形管的腹部會產生應力集中。此時，會因受臭氧的影響而使襯套的表面產生龜裂。僅機械力的作用也會使橡膠部件產生損壞。例如發動機防振膠會受道路和發動機驅動力的雙重影響。因此，橡膠部件產生損壞的原因并不是受單一負荷的影響，而往往是受多種負荷的影響。5.車用橡膠制品的發展趨勢汽車用橡膠零部件對汽車的防振、減噪、提高車輛的行駛穩定性和乘坐舒適性等起著很大作用。汽車的通用橡膠材料用量比較大，但隨

20、著近年來發動機趨于大功率、小型化方向發展，發動機周圍的環境溫度升高，排氣控制法規要求更加嚴格，加之含醇燃料的使用，迫使橡膠零部件提高耐熱、耐寒、耐油、耐老化等各項性能。所以，高性能特種合成橡膠的用量不斷增加，汽車是這些特種合成橡膠的主要市場。因此，汽車用橡膠的膠種將向具有優良性能的特種膠方向發展。橡膠原材料的改進提高了橡膠配件的使用壽命，目前，油封壽命普遍超過25萬公里，風扇帶壽命達10萬公里。據英國鄧錄普公司研究分析，在未來的汽車工業中，丙烯酸酯橡膠最具有發展前途，氟橡膠、硅橡膠、三元乙丙橡膠、氯醚橡膠和聚氨酯橡膠的用量也在日趨增加。目前，用丙烯酸酯橡膠制造的汽車配件主要有發動機油封、氣缸蓋

21、墊片、油冷卻器軟管、排氣軟管、變速箱、油封和各種型圈等。汽車上用的氟膠件已有水泵密封、閥桿密封、曲軸后油封、單閥膜片、膠管和氣缸套O型密封圈等。預計，除氣缸墊外，各種墊片最終可能都要用硅橡膠制成。我國汽車專用橡膠的品種規格少，且質量不穩定，工藝性能差，不能滿足汽車用橡膠的需求，尤其是引進車型橡膠制品的國產化所需橡膠原材料更是缺少，只有靠進口，且主要需進口丙烯酸酯橡膠、三元乙丙橡膠、氫化丁橡膠、耐油性硅橡膠、丁基橡膠、熱塑性橡膠和氟橡膠等7種橡膠。近年來汽車橡膠制品發展的主要特點和動向如下。普遍實現高性能化和高功能化。目前企業正在積極研制開發新車型所需的新型橡膠制品，不斷改進現有產品的性能。如汽

22、車用V帶，現在已改用氫化丁腈膠制造；在汽車減震橡膠制品方面，高功能的充液發動機墊和軸套，以橡膠彈性體做流體密封膜，受震動時橡膠彈簧發生變形，從而起到緩沖作用；美國研制成功的填充聚四氟乙烯復合材料油封，成功解決了發動機漏油、漏水問題，同時極大提高了汽車技術性能。新型原材料開發應用進展迅速。特種橡膠如氟橡膠在汽車上的推廣應用，使其成為近年來汽車上使用的特種橡膠中用量增長最快的膠種之一。氟橡膠在汽車工業主要用于發動機閥桿密封、氣缸套密封、離合器密封、燃油泵密封及燃油膠管內層膠等；氫化丁腈橡膠耐熱、耐油性能優異，耐老化及耐多種介質，是丁腈橡膠的換代產品，目前在高性能汽車配件中應用日益廣泛，主要用做汽車

23、同步帶底膠，高性能V帶底膠、汽車各種膠管內層膠、接觸燃油的密封件等；丙烯酸酯橡膠價格較為適中，耐熱油和熱氧老化性能優良，近年來成為汽車工業著重開發推廣的一種密封材料，主要用做耐高溫油封、減震部件和液壓膠管；國外汽車節能環保的熱塑性彈性體（TPE）材料用量增長很快，一些原來用氯丁膠、三元乙丙膠制造的橡膠部件已經或正在改用TPE制造。工藝設備革新取得新進展。煉膠是橡膠加工的最基本工藝，目前少數大型汽車橡膠制品廠煉膠系統已趨大型化和智能化，但絕大多數的中小型企業不可能配置龐大的高度自動化煉膠設備，為此國外已專門形成了生產各種混煉膠、母煉膠的膠料制造行業；壓出成型一體化的典型工藝是膠管自動生產線，以LPC微機控制整個工序，徹底解決了多年存在的管壁