汽車油管和氣管與非金屬管路標準接頭的高溫拉拔試驗方法

李 智 柳 穎 陳 魏 曾 蕾 張及亮

（1.中國檢驗認證集團湖北有限公司 湖北武漢 430050；2.湖北中檢檢測有限公司）

1 前言

近年來，汽車工業(yè)迅速發(fā)展，汽車是一種性能要求高、負荷變化大的運輸工具，由發(fā)動機、底盤、車身和電氣設(shè)備四大部分組成，其中汽車發(fā)動機和底盤中使用了大量的油路管件、氣路管件、水路管件等管路零部件[1]。 汽車企業(yè)的競爭日益劇烈，而控制整車成本是汽車制造企業(yè)為獲得更多利潤的首選方式。優(yōu)良耐久而性能可靠的汽車零部件產(chǎn)品，是汽車整車安全和各項性能的基本保障，因而汽車零部件產(chǎn)品的質(zhì)量問題，受到社會各界的廣泛關(guān)注。

汽車管路油管和氣管是汽車動力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其可靠性直接影響汽車的安全性能。它本身的機械性能、物理性能、密封性能及可靠性等各項性能都需要考核指標，首先是密封性問題，一旦燃料（主要是油或氣）或其他潤滑液體泄漏會有非常大的安全隱患，極易導致發(fā)動機艙或駕駛艙自燃或爆炸，造成人員傷亡，危害人身安全，或可能導致重大事故造成極大經(jīng)濟損失。其次，汽車行駛過程中發(fā)動機溫度較高，管接頭管體部位會有所膨脹，可能會導致油管或氣管接頭部位突發(fā)松動或斷開情況，汽車將瞬間失去動力，危險性巨大[2]。 因此，在模擬汽車運行時，考察汽車油管或氣管與非金屬管路標準接頭在高溫條件下的性能可靠性顯得尤為重要。

汽車及汽車零部件制造業(yè)是湖北第一大支柱產(chǎn)業(yè)，武漢是中國中部的中心，有“中國車都”之稱。 汽車零部件產(chǎn)品質(zhì)量引起了社會各界高度重視，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量安全和提升檢測能力，更好地滿足市場經(jīng)濟快速發(fā)展的需求，筆者特制定了本試驗方法。

2 試驗技術(shù)方法

2.1 試驗方法適用范圍

本試驗規(guī)定了汽車油管和氣管與非金屬管路標準接頭連接后，在高溫條件下耐縱向拉拔性能的方法。

本試驗方法適用于汽車油管和氣管與非金屬管路不同材質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)形式的管路標準接頭連接，不適用于熔焊連接。

2.2 試驗原理

在恒速移動的拉力試驗機上，將汽車用油管或氣管產(chǎn)品總成試樣進行高溫拉拔試驗，檢驗汽車油管或氣管與非金屬管路標準接頭連接后承受縱向拉力時的耐拉拔能力，并按要求在不中斷拉拔試樣的過程中或在其拉脫時記錄所用的拉力值。

2.3 試驗設(shè)備

拉力試驗機應符合GB/T 17200—2008《橡膠塑料拉力、壓力和彎曲試驗機（恒速驅(qū)動） 技術(shù)規(guī)范》[3]的規(guī)定。

高溫環(huán)境箱應滿足HG/T 5229—2017《熱空氣老化箱》[4]的相關(guān)規(guī)定，其箱內(nèi)放置試樣的部分，溫度應控制在相應試驗方法規(guī)定的公差范圍內(nèi)。

高溫環(huán)境箱應與拉力試驗機組合安裝在一起，使夾具正對高溫環(huán)境箱中間。

2.4 試驗試樣

試樣由汽車油管或氣管與非金屬管路標準接頭連接組裝而成，每件管路長度至少為300 mm。 油管或氣管尺寸應與非金屬管路標準接頭相配。

2.5 試驗方法要求

將高溫環(huán)境箱與拉力試驗機組合安裝在一起，把汽車油管或氣管產(chǎn)品總成試樣安裝固定在拉力機的夾具上，并仔細地將其調(diào)節(jié)至對稱中心位置，確保受力方向無偏差，以使試樣在橫截面上的拉拔力分布均勻。設(shè)定拉力試驗機拉拔測試速度，拉拔試驗速度為（50±5）mm/min；根據(jù)試驗所需的溫度，調(diào)節(jié)溫度自動控制裝置，試驗溫度為（115±2）℃，也可根據(jù)需要采用其他溫度，可按照GB/T 2941—2006《橡膠物理試驗方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序》[5]的規(guī)定溫度進行或者按雙方協(xié)議規(guī)定執(zhí)行。

將試樣放置在高溫環(huán)境箱內(nèi)，并依次勻稱地夾在或套（固定）在上、下夾持器上，迅速關(guān)閉高溫環(huán)境箱門，當高溫環(huán)境箱內(nèi)的溫度達到試驗所需的溫度且恒定后，每個試樣預熱保持60 min 以上方可進行試驗。 勻速加載拉力直至油管或氣管與非金屬管路標準接頭連接拉脫或破裂損壞為止，記下最大拉拔力值。

2.6 試驗結(jié)果

記錄最大拉拔力值，單位：N。

試樣狀態(tài)類型描述：（1）試樣直接拉脫。（2）樣件任意一端管或部件出現(xiàn)破斷或裂紋損壞。（3）試樣未出現(xiàn)拉脫。

試驗數(shù)量應不少于3 個，連續(xù)3 次檢測結(jié)果相差不超過10%，方可記錄該組數(shù)據(jù)。

試驗結(jié)果取中位數(shù)，并保留小數(shù)點后2 位有效數(shù)字。

結(jié)果判定：油管總成最大拉拔力大于115 N 為合格，氣管總成最大拉拔力大于65 N 為合格。

3 試驗開展和結(jié)果驗證分析

3.1 試驗驗證的說明

本試驗方法是在高溫環(huán)境溫度條件下對汽車油管或氣管與非金屬管路標準接頭進行縱向拉拔性能試驗，對產(chǎn)品的力學性能進行量化分析。

3.2 試驗驗證樣品

汽車油管總成和氣管總成為汽配城市場采購所得（圖1），油管和氣管與非金屬管路標準接頭通過高溫沖壓組合連接成標準產(chǎn)品。

圖1 汽車油管總成和汽車油管總成

3.3 試驗驗證設(shè)備

驗證實驗所用設(shè)備：精密電子萬能材料試驗機（AG-X 10 kN，日本島津公司）；精密電子萬能材料試驗機高低溫試驗箱（TCE-N300，日本島津公司），詳見圖2。

3.4 試驗結(jié)果與分析

分別對汽車油管總成和氣管總成進行3 組驗證測試，詳見表1～表2，圖3～圖7。

圖2 精密電子萬能材料試驗機

表1 汽車油管總成試驗結(jié)果

表2 汽車氣管總成試驗結(jié)果

圖3 油管第1 組1#曲線圖

圖4 油管第1 組2#曲線圖

圖5 氣管第1 組3#曲線圖

5 結(jié)論

綜上所述， 汽車用油管和氣管與非金屬管路標準接頭連接后， 采用試驗溫度為115℃環(huán)境下進行汽車油管和氣管與非金屬管路標準接頭的高溫拉拔試驗，對試驗系統(tǒng)進行充分驗證，對試驗樣品進行安全可靠的有效考核， 并分別對汽車油管總成和氣管總成進行驗證測試，共測試樣品18 件，其中汽車油管總成共做了3 組（9 件）測試分析，汽車氣管總成共做了3 組（9 件）測試分析。 通過上述試驗數(shù)據(jù)對比分析，試驗結(jié)果達到標準要求和預期指標，結(jié)果重現(xiàn)性非常好。

圖6 氣管第1 組1#曲線圖

圖7 氣管第1 組2#曲線圖

國內(nèi)暫無與本項目高溫拉拔試驗方法類似的相關(guān)標準，本試驗方法技術(shù)條件參照了SAE J2045—1998《燃油系統(tǒng)管路總成性能要求》[6]產(chǎn)品標準的4.2 章節(jié)條款要求，但與國外SAE J2045—1998 相比，本標準更清晰、更明確地介紹了汽車用油氣管與非金屬管路標準接頭的高溫拉拔試驗方法的試驗操作步驟，包括設(shè)備選擇、工裝夾具合理選擇、試樣要求及狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗參數(shù)要求、試驗結(jié)果的處理等。 而國外標準簡單含糊，有些地方不明確，導致試驗操作流程無法確定，測試參數(shù)各式各樣。 例如，關(guān)鍵的參數(shù)沒有明確：試驗在溫度下保持多久等。通過試驗分析出的試樣處理時間直接影響測試的結(jié)果。 本文試驗方法結(jié)合國內(nèi)相接近常溫標準和國外高溫標準，通過多方面試驗驗證與分析，最終形成一套準確、可靠、實用性強的汽車用油氣管與非金屬管路標準接頭的高溫拉拔試驗方法。

本試驗方法的制定有助于填補國內(nèi)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域標準的空白，提高產(chǎn)品質(zhì)量安全和提升檢測能力，更好地滿足市場經(jīng)濟快速發(fā)展的需求，為汽車行業(yè)零部件產(chǎn)品提供新的方法標準。