制動(dòng)軟管骨架材料檢驗(yàn)檢測技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

魏 哲，鞏金龍，遲玉杰，張 磊

（機(jī)械科學(xué)研究總院 中機(jī)寰宇認(rèn)證檢驗(yàn)有限公司，北京 102609）

制動(dòng)軟管作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)制品，廣泛應(yīng)用于制動(dòng)介質(zhì)的輸送，主體材料以橡膠材料較為常見，一般由內(nèi)、外膠層和骨架層構(gòu)成。其中，骨架層的材料常選用鋼絲、聚酯纖維、聚乙烯醇纖維、芳綸以及其他紡織材料等[1-4]。內(nèi)、外膠層材料則常采用天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠等。除生產(chǎn)工藝外，內(nèi)、外膠層和骨架層的材質(zhì)差異直接影響成品的物理和化學(xué)性能，應(yīng)根據(jù)制動(dòng)軟管使用工況進(jìn)行材料選型。隨著制動(dòng)軟管行業(yè)的發(fā)展，制動(dòng)軟管主要生產(chǎn)國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均處于動(dòng)態(tài)修訂過程，更新較快。

我國現(xiàn)行有效的制動(dòng)軟管國家標(biāo)準(zhǔn)為GB 16897—2010《制動(dòng)軟管的結(jié)構(gòu)、性能要求及試驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)將制動(dòng)軟管定義為制動(dòng)系統(tǒng)中除管接頭之外用于傳輸或存儲(chǔ)供汽車制動(dòng)器加力的液壓、氣壓或真空柔性導(dǎo)管。液壓制動(dòng)軟管、氣壓制動(dòng)軟管、真空制動(dòng)軟管均以橡膠材質(zhì)居多，聚酰胺軟管相對較少。橡膠制動(dòng)軟管極為常見，其性能優(yōu)劣直接決定車輛安全性，一度被列入國家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證（CCC）目錄，通過認(rèn)證機(jī)構(gòu)的標(biāo)志認(rèn)證和/或檢測機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品檢驗(yàn)是該產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入門檻之一。GB 16897—2010與美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS 106具有明顯相似性，檢驗(yàn)項(xiàng)目存在重疊，F(xiàn)MVSS 106已完成由FMVSS 106—1993到FMVSS 106—2018的更新。GB 16897—2022已發(fā)布并將從2023年1月1日起實(shí)施。新版與2010版相比作了較大調(diào)整，部分試驗(yàn)條件更為嚴(yán)苛，試驗(yàn)項(xiàng)目也有所增加[4]。成品性能檢驗(yàn)方法和要求的調(diào)整直接影響骨架材料的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、檢測和應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

骨架材料是含骨架材料的橡膠制品中的主要受力部件，對橡膠制品在使用中形狀的穩(wěn)定具有重要作用。骨架材料的材質(zhì)主要有天然纖維、合成纖維、金屬材料等，結(jié)構(gòu)主要有線繩、簾布、帆布、無紡布等。另外，骨架材料的表面處理及其與橡膠基質(zhì)的粘合也會(huì)對成品性能產(chǎn)生顯著的影響。因此，鑒于生產(chǎn)工藝等因素對骨架材料影響的復(fù)雜性，骨架材料的檢驗(yàn)檢測是確認(rèn)其性能的重要手段，可作為橡膠制品綜合性能的前期預(yù)判措施，尤其在橡膠制品的進(jìn)貨檢驗(yàn)和關(guān)鍵件定期確認(rèn)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，可重點(diǎn)核查骨架材料的各項(xiàng)性能。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及我國標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)，骨架材料檢驗(yàn)檢測技術(shù)也得到了長足發(fā)展，但與行業(yè)前沿水平相比仍存在一定的差距。國內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新較慢，部分歐盟法規(guī)更新后仍會(huì)在短期內(nèi)形成技術(shù)壁壘；自動(dòng)測試系統(tǒng)技術(shù)相對落后，尖端檢測設(shè)備依賴進(jìn)口；部分通用測量儀器品種少，配套能力差，更新?lián)Q代慢，技術(shù)性能較差；數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化程度低；檢測技術(shù)難以匹配新產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段和工藝，可靠性不高等[5]。目前我國亟需繼續(xù)完善骨架材料標(biāo)準(zhǔn)化體系，提升骨架材料檢驗(yàn)檢測技術(shù)水平，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展。

1 骨架材料的性能要求及常用種類

骨架材料用于承受來自橡膠制品內(nèi)部和外部的作用力，提高橡膠制品的強(qiáng)度，并限制其變形，在很大程度上決定著橡膠制品的使用性能和使用價(jià)值，因此多數(shù)橡膠制品，如橡膠制動(dòng)軟管、輪胎、膠帶、膠鞋、膠布等均需采用骨架材料作為其增強(qiáng)材料。一般而言，針對不同的應(yīng)用，對骨架材料有不同的要求，采用的骨架材料材質(zhì)和結(jié)構(gòu)也會(huì)因此而異。

骨架材料的常用種類和性能特點(diǎn)見表1。

表1 骨架材料的常用種類和性能特點(diǎn)

橡膠制動(dòng)軟管常用骨架材料主要有織物（簾布和帆布）、金屬線材等。簾布不同于普通布，主要由經(jīng)線組成。經(jīng)線承受負(fù)荷，密度大，而緯線稀少且極細(xì)。緯線的主要作用是將經(jīng)線連接在一起使其不紊亂。簾布根據(jù)所用材料可分為棉簾布與化學(xué)纖維簾布等，主要用于輪胎、V帶、編織膠管和纏繞膠管。帆布的結(jié)構(gòu)與普通布相同，其經(jīng)緯密度和規(guī)格相同，主要用于輸送帶、傳動(dòng)帶、V帶、夾布膠管、膠鞋和其他膠布制品等[6-7]。輪胎的胎圈、膠管的耐壓層等采用粗鋼絲，鋼絲簾布采用細(xì)鋼絲。為保證鋼絲簾線與橡膠的粘合強(qiáng)度，鋼絲簾線表面均鍍有黃銅鍍層。鋼絲簾線的耐熱性能和導(dǎo)熱性能都很好，初始彈性模量高，尺寸穩(wěn)定性好，但密度大，耐疲勞性能、耐化學(xué)腐蝕性能及其與橡膠的粘合性能都較差。不同橡膠制品應(yīng)根據(jù)性能要求的差異而采用不同的骨架材料，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行生產(chǎn)工藝調(diào)整。

2 制動(dòng)軟管骨架材料標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)

綜合考慮汽車行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)、骨架材料生產(chǎn)工藝、我國現(xiàn)行環(huán)保法規(guī)、國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展水平等因素，我國建立了骨架材料檢測標(biāo)準(zhǔn)化體系，并制定了一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)等，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化約束。

目前主要的膠管骨架材料相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 膠管骨架材料主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

制動(dòng)軟管作為整車的關(guān)鍵件，還應(yīng)滿足GB/T 30512—2014《汽車禁用物質(zhì)要求》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)和汽車進(jìn)出口代理商在汽車產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、進(jìn)口、銷售等環(huán)節(jié)禁止使用鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚等易對人體健康、環(huán)境造成危害的物質(zhì)。

3 骨架材料檢驗(yàn)檢測行業(yè)現(xiàn)狀

整體而言，檢驗(yàn)檢測服務(wù)市場主要有3類參與者：第一，第三方檢測認(rèn)證服務(wù)機(jī)構(gòu)，例如譜尼測試集團(tuán)股份有限公司、必維國際檢驗(yàn)集團(tuán)（BV）、通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司（SGS）等；第二，企業(yè)內(nèi)部質(zhì)檢部門，首先可有效進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量控制，其次對外提供檢驗(yàn)檢測服務(wù)；第三，海關(guān)、國家與地方質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)組織。

隨著骨架材料及上下游產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，相關(guān)的第三方檢驗(yàn)檢測業(yè)務(wù)迅速推進(jìn)，國內(nèi)外檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)加快搶占國內(nèi)市場的步伐，形成了市場開放、基本良性有序的競爭態(tài)勢。我國實(shí)驗(yàn)室數(shù)量雖多，但規(guī)模普遍偏小，競爭力較弱。

目前，骨架材料檢驗(yàn)檢測技術(shù)發(fā)展較快，但整體上仍偏傳統(tǒng)。智能檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測，對提高產(chǎn)品性能及生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本及整個(gè)生產(chǎn)周期成本起著重要作用，是過程檢驗(yàn)中重要的檢測技術(shù)。人工智能與“互聯(lián)網(wǎng)＋”將帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)變革，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)模式調(diào)整，影響未來檢驗(yàn)檢測的發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)檢驗(yàn)檢測向“互聯(lián)網(wǎng)＋”與“智能化”的跨越，提升第三方檢測水平。

4 骨架材料及其檢驗(yàn)檢測技術(shù)發(fā)展趨勢

骨架材料是橡膠制動(dòng)軟管的重要組成部分，其市場需求與發(fā)展直接影響行業(yè)上下游。骨架材料既屬于典型的加工型傳統(tǒng)工業(yè)，又與高新技術(shù)密切相關(guān)，其質(zhì)量和性能很大程度上決定著橡膠制品的使用功能及產(chǎn)品的檔次水平。作為制動(dòng)軟管的增強(qiáng)部分，骨架材料可有效承受成品所受載荷，提高成品強(qiáng)度，確保使用安全。

我國是橡膠制品骨架材料的生產(chǎn)大國，產(chǎn)品在國際市場上也占有相當(dāng)大的份額。傳統(tǒng)骨架材料生產(chǎn)工藝已很成熟，未來橡膠制動(dòng)軟管骨架材料應(yīng)更加重視科技創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，研發(fā)新產(chǎn)品、拓展新規(guī)格、加快老產(chǎn)品替代，在產(chǎn)品升級(jí)換代上下功夫，以大量采用新技術(shù)、高效低耗、節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)工藝來提升企業(yè)產(chǎn)能。同時(shí)，研發(fā)和使用新材料，優(yōu)化干熱收縮率、粘合強(qiáng)度、拉伸性能、耐疲勞性能等關(guān)鍵指標(biāo)，從金屬材料、復(fù)合功能材料、高分子材料等方向?qū)ふ彝黄瓶赱8]。此外，標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、國際化、品牌化的理論保障，在科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，橡膠制動(dòng)軟管行業(yè)還應(yīng)充分依托標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)。

橡膠制動(dòng)軟管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的更新，將倒逼骨架材料性能控制更加嚴(yán)格，提高拉伸強(qiáng)度、干熱收縮率、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、耐疲勞等性能指標(biāo)。而骨架材料相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制修訂的更新速度能否適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，也將在制動(dòng)軟管新版標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施后得以體現(xiàn)。橡膠制動(dòng)軟管骨架材料相關(guān)檢驗(yàn)檢測技術(shù)將更加聚焦產(chǎn)品在極端條件下的理化性能，以期在確保常規(guī)條件下產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，使總成產(chǎn)品應(yīng)用多元化，且安全性能所受影響在可接受范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

橡膠制動(dòng)軟管作為主機(jī)關(guān)鍵件，對整車安全性影響很大。尤其是新版國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16897—2022實(shí)施在即，將迫使制動(dòng)軟管的上游產(chǎn)業(yè)提升產(chǎn)品性能要求，以更好地滿足日趨嚴(yán)苛的汽車零部件技術(shù)要求。國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為我國標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)中的關(guān)鍵組成，應(yīng)成為產(chǎn)品性能的下限，即企業(yè)應(yīng)以更高的性能指標(biāo)來指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)。

我國作為橡膠制品骨架材料的生產(chǎn)大國，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但仍非橡膠工業(yè)強(qiáng)國。中國橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《橡膠行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃指導(dǎo)綱要》指出：“十四五”期間，我國橡膠工業(yè)總量要保持平穩(wěn)增長，但年均增長稍低于現(xiàn)有水平，繼續(xù)穩(wěn)固我國橡膠工業(yè)國際領(lǐng)先的規(guī)模影響力和出口份額，爭取“十四五”末進(jìn)入橡膠工業(yè)強(qiáng)國中級(jí)階段。這對橡膠制動(dòng)軟管骨架材料的生產(chǎn)模式提出了更高的要求，行業(yè)應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，推動(dòng)資源整合。第三方檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)基于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建面向產(chǎn)品的檢驗(yàn)檢測服務(wù)平臺(tái)，圍繞行業(yè)發(fā)展，提升檢驗(yàn)檢測能力。檢驗(yàn)檢測能力建設(shè)和提升應(yīng)充分依托骨架材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化體系，拓展新的檢驗(yàn)領(lǐng)域、開發(fā)新的檢測技術(shù)、設(shè)計(jì)新的檢測方法，立足行業(yè)創(chuàng)新，形成核心競爭力，助推我國橡膠制動(dòng)軟管骨架材料產(chǎn)品、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量發(fā)展。