汽車(chē)底盤(pán)常見(jiàn)橡膠零件介紹及失效模式分析

傅瑩

摘 要：橡膠類(lèi)零件在汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)中運(yùn)用廣泛并發(fā)揮著重要作用。橡膠零件的選擇及其性能對(duì)汽車(chē)的舒適性、噪音評(píng)價(jià)有直接影響。本文通過(guò)介紹汽車(chē)底盤(pán)橡膠零件的種類(lèi)及常見(jiàn)失效模式，為橡膠類(lèi)零件的制造過(guò)程管理提供參考。

關(guān)鍵詞：橡膠 功能 失效模式

中圖分類(lèi)號(hào)：TH131.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0080-02

1 橡膠的定義

橡膠：具有可逆形變的高彈性聚合物材料。在室溫下富有彈性，在很小的外力作用下能產(chǎn)生較大形變，除去外力后能恢復(fù)原狀。橡膠屬于完全無(wú)定型聚合物，它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，分子量往往很大，大于幾十萬(wàn)。

橡膠一詞來(lái)源于印第安語(yǔ)cau-uchu，意為“流淚的樹(shù)”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹(shù)割膠時(shí)流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得。1770年，英國(guó)化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來(lái)擦去鉛筆字跡，當(dāng)時(shí)將這種用途的材料稱(chēng)為rubber，此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯(lián)，交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時(shí)，具有迅速?gòu)?fù)原的能力，并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。橡膠是橡膠工業(yè)的基本原料，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。

橡膠具有以下特征：有橡膠狀彈性、具有粘彈性、有減振器緩沖的作用、對(duì)溫度依賴(lài)大、具有電絕緣性、有老化現(xiàn)象、必須進(jìn)行硫化、必須加入配合劑、比重小，硬度低，柔軟性好，透氣性差。

橡膠可分為：天然橡膠、合成橡膠。其中合成橡膠又分為：通用橡膠、特種橡膠。通用橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠；特種橡膠：丁腈橡膠、氯丁橡膠、氯基橡膠、氟橡膠、氯醚橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠、聚硫橡膠、丙烯酸酯橡膠。

2 汽車(chē)橡膠零件的制造及作用

橡膠零件的制造工藝流程為：原材料準(zhǔn)備—密煉—混煉—成型—硫化—修整—檢驗(yàn)。

將橡膠的原材料主體材料生膠、配合劑、纖維材料和金屬材料按照一定的比例進(jìn)行混煉，制備半成品混煉膠。經(jīng)適宜溫度環(huán)境儲(chǔ)存后，按需求進(jìn)行相應(yīng)產(chǎn)品硫化制造。未經(jīng)硫化的橡膠其大分子是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)，因其制品強(qiáng)度很低、彈性小、遇冷變硬、遇熱變軟、遇溶劑溶解等，使得制品無(wú)使用價(jià)值。所以橡膠制品必須經(jīng)過(guò)硫化變形網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)才有實(shí)用價(jià)值。對(duì)橡膠進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧蚧纯梢员３窒鹉z的高彈性，又可以使橡膠具有一定的強(qiáng)度。同時(shí)，為了增加制品的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和抗撕裂性，而在加工過(guò)程中加入惰性填料（如氧化鋅、粘土、白堊、重晶石等）和增強(qiáng)填料（如炭黑）等。按照不同零件使用需求制定相應(yīng)配方，以制得滿足耐磨、氣密、耐熱、耐寒、耐油等不同性能需求的零件。

3 汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)橡膠零件的分類(lèi)介紹

3.1 防塵類(lèi)橡膠件

防塵類(lèi)橡膠件一般以波紋管的形式進(jìn)行制造，例如轉(zhuǎn)向拉桿防塵罩、汽車(chē)減振器防塵罩等。汽車(chē)減振器防塵罩需要隨汽車(chē)減震器的收縮而收縮、延展而延展，起防塵、防水的作用（見(jiàn)圖1）。

3.2 密封類(lèi)橡膠件

汽車(chē)底盤(pán)常見(jiàn)的密封類(lèi)橡膠件，有油封、球銷(xiāo)防塵罩等。油封（oil seal）是一般密封件的習(xí)慣稱(chēng)謂，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是潤(rùn)滑油的密封。它是用來(lái)封油脂（油是傳動(dòng)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的液體物質(zhì)，也泛指一般的液體物質(zhì)之意）的機(jī)械元件，它將傳動(dòng)部件中需要潤(rùn)滑的部件與出力部件隔離，不至于讓潤(rùn)滑油滲漏。靜密封和動(dòng)密封（一般往復(fù)運(yùn)動(dòng)）用密封件叫油封。球銷(xiāo)防塵罩則是防護(hù)球銷(xiāo)及油脂在零件使用過(guò)程中避免雨水泥沙的侵入而導(dǎo)致零件損壞（見(jiàn)圖2）。

3.3 連接支承緩沖類(lèi)

橡膠支撐的作用是：將桿和車(chē)身連接起來(lái)，這種連接帶有一個(gè)（大的）旋轉(zhuǎn)自由度，并且可以衰減動(dòng)態(tài)載荷的振幅。橡膠支撐件改善了車(chē)輛的NVH性能。橡膠支撐件的重要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)車(chē)輪導(dǎo)向所期望的彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)性能，盡管橡膠在載荷作用下會(huì)出現(xiàn)彈性變形（低的彈性模量），但其體積保持恒定，因此橡膠支撐件需要自由空間，它可以在其中膨脹。比較典型的橡膠件有襯套類(lèi)、動(dòng)力懸置類(lèi)。

3.4 汽車(chē)行駛系統(tǒng)中的橡膠零件-汽車(chē)輪胎

輪胎作為車(chē)輛與道路之間的連接鏈，要承受所有的力和力矩，其傳力能力關(guān)系著車(chē)輛的安全性、操縱性和舒適性。汽車(chē)的輪胎就是汽車(chē)的“鞋”，是汽車(chē)的主要消耗件，以致世界上生產(chǎn)的橡膠（天然橡膠和合成橡膠）80%用來(lái)制造輪胎。輪胎與車(chē)輪是汽車(chē)行駛系中的重要部件，其功用是：支承整車(chē)；緩和由路面?zhèn)鱽?lái)的沖擊力；通過(guò)輪胎同路面間存在的附著作用來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力保證汽車(chē)正常行駛。現(xiàn)代汽車(chē)幾乎都采用充氣輪胎。輪胎安裝在輪輞上，直接與路面接觸，它的作用是：（1）和汽車(chē)懸架共同來(lái)緩和汽車(chē)行駛時(shí)所受到的沖擊，并衰減由此而產(chǎn)生的振動(dòng)，以保證汽車(chē)有良好的乘坐舒適性和行駛平順性；（2）保證車(chē)輪和路面有良好的附著性，以提高汽車(chē)的牽引性、制動(dòng)性和通過(guò)性；（3）承受汽車(chē)的重力，并傳遞其他方向的力和力矩?，F(xiàn)代汽車(chē)行駛速度不斷提高，輪胎在高速滾動(dòng)下內(nèi)摩擦加劇，溫度升高，將使輪胎材料的物理力學(xué)性能下降，同時(shí)引起動(dòng)負(fù)荷增加，工作條件惡化，所以還特別要求輪胎在高速使用條件下安全可靠，滾動(dòng)阻力小、使用壽命長(zhǎng)，以保證汽車(chē)行駛的安全性和經(jīng)濟(jì)性（見(jiàn)圖3）。

4 橡膠類(lèi)零件常見(jiàn)失效模式

4.1 橡膠老化

橡膠老化指橡膠零件在儲(chǔ)存和使用過(guò)程中受自然和人工環(huán)境各種條件的綜合影響，性能和外觀隨時(shí)間而變壞的現(xiàn)象。橡膠制品常因受熱、空氣中的氧和臭氧、 陽(yáng)光、風(fēng)、雨、雪、水分以及使用過(guò)程各種機(jī)械應(yīng)力作用或化學(xué)溶劑的侵蝕，使橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)受到破壞，變得勃軟或硬脆龜裂，表面粗糙，力學(xué)性能下降，隨時(shí)間推移逐漸喪失使用價(jià)值。 為阻止或延緩橡膠老化傾向須注意防護(hù)，盡力減免上述因素影響，并在配制膠料時(shí)加入防老劑。

4.2 橡膠起泡

橡膠產(chǎn)品表面有氣泡主要是由于橡膠的硫化過(guò)程引起。有水份（混煉時(shí)加點(diǎn)氧化鈣）；未充分硫化，不熟看起來(lái)有氣泡；硫化劑雜質(zhì)較多，小分子的雜質(zhì)提前變成分解，氣泡殘留制品中；模具本身排氣設(shè)計(jì)不合理，膠料沖線時(shí)氣不能及時(shí)排出；分散不良；膠料塑煉時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品硫化時(shí)也有氣泡。

4.3 橡膠與金屬脫開(kāi)

橡膠與金屬件粘接位置脫開(kāi)，主要由于粘接失效。橡膠與金屬硫化前，需在金屬表面涂上粘接劑，往往由于漏涂粘接劑、粘接劑失效、硫化過(guò)程金屬粘接劑受熱過(guò)高等原因?qū)е抡辰邮А?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上橡膠知識(shí)介紹，我們?cè)诹私馄?chē)底盤(pán)橡膠零件的同時(shí)，也學(xué)習(xí)了橡膠零件的常見(jiàn)失效模式。通過(guò)學(xué)習(xí)橡膠產(chǎn)品的種類(lèi)，來(lái)選擇合適的橡膠緩沖件；了解橡膠失效模式的起因以便制定相應(yīng)的預(yù)防及整改措施。通過(guò)本文對(duì)相關(guān)知識(shí)的介紹，望能給質(zhì)量管理者提供一些幫助，把質(zhì)量管理工作做得更好。