耐热性能（压缩变形的变化）检测-ag真人平台

耐热性能（压缩永久变形）检测技术综述

材料的耐热性能，特别是其在持续压缩应力与高温环境耦合作用下的抵抗能力，是评估高分子材料（如橡胶、弹性体及某些塑料）长期使用可靠性的关键指标。其中，压缩永久变形是量化该性能的核心参数，它表征了材料在解除压缩应力后，无法恢复的永久形变程度。该性能的检测对于确保密封件、垫片、减震元件等在高温工况下的密封有效性与使用寿命至关重要。

一、 检测项目：方法与原理

压缩永久变形的检测，核心是模拟材料在特定温度、时间内，承受恒定压缩载荷后，其弹性恢复能力的衰减情况。主要检测方法及原理如下：

1. 恒定应力法（静态压缩法）：

   • 原理：将标准试样置于专用夹具中，施加使其产生规定压缩率（通常为25%）的力，并将整个夹具装置放入设定好的高温试验箱中。经过规定的测试时间后，取出夹具并迅速移至冷却装置中冷却至室温，随后解除压缩应力。让试样在自由状态下恢复规定时间（通常为30分钟），后测量试样的终厚度。

   • 计算公式：压缩永久变形 $c$ 按下式计算：

   $$c = \frac{h_0 - h_2}{h_0 - h_1} \times 100\%$$

   其中：

   • $h_0$：试样原始厚度

   • $h_1$：试样在夹具中的厚度（即限制器厚度）

   • $h_2$：试样恢复后的终厚度

   • 特点：此方法应用为广泛，能直观反映材料在恒定形变下的应力松弛和热老化效应。

2. 恒定形变法：

   • 原理：此方法通过使用限制器（spacer）来确保所有试样在夹具中被压缩至完全相同的高度，即保持恒定的压缩形变率。后续的加热、冷却、恢复及测量过程与恒定应力法类似。

   • 特点：由于所有试样的形变量一致，其结果更侧重于比较材料本身在相同形变下的耐热老化性能，排除了因试样尺寸微小差异导致的应力差异。

3. 连续测试法：

   • 原理：该方法不将试样从夹具中取出进行单独恢复，而是在高温测试结束后，将整个夹具冷却至室温，然后直接测量夹具中仍处于压缩状态的试样厚度。此方法测得的是材料在高温和应力共同作用下的即时恢复能力，避免了取出过程中可能引入的误差。

   • 特点：操作相对简便，结果更侧重于材料在恶劣条件下的即时性能，但与实际工况中应力解除后的恢复状态存在差异。

二、 检测范围与应用领域

耐热压缩变形检测覆盖了众多对高温稳定性有严苛要求的应用领域：

• 汽车工业：发动机舱内的密封圈（如o型圈、油底壳垫片）、液压制动系统的橡胶部件、涡轮增压管接头密封件等，需在125℃至150℃甚至更高温度下长期工作。

• 航空航天：飞机舱门密封带、发动机系统密封件、液压系统密封等，要求材料在极宽的温度范围（-55℃至200℃以上）内保持低压缩永久变形。

• 电子电器：导电橡胶按键、线缆绝缘与护套材料、热源附近的密封垫片，需耐受长期工作温度（如70℃至105℃）下的形变。

• 石油化工：各类阀门密封、管道法兰垫片、油田设备密封件，需抵抗高温介质及环境的影响。

• 医疗器械：高压灭菌器密封圈、输液泵管等，需在反复高温蒸汽消毒后保持形状与密封性。

三、 检测标准：国内外规范

为确保检测结果的准确性与可比性，测试过程需严格遵守相关、标准。

• 标准：

  • iso 815-1：橡胶，硫化或热塑性 - 恒定形变下压缩永久变形的测定 - 第1部分：在常温或高温条件下。这是上广泛采用的标准。

  • iso 815-2：第2部分：在低温条件下。

  • astm d395：橡胶性能的标准试验方法 - 压缩永久变形。该标准同样被广泛认可，其中method b即为恒定形变法。

• 中国标准：

  • gb/t 7759.1：硫化橡胶或热塑性橡胶 压缩永久变形的测定 第1部分：在常温及高温条件下。此标准等同采用iso 815-1。

  • gb/t 7759.2：第2部分：在低温条件下。等同采用iso 815-2。

这些标准详细规定了试样的形状与尺寸（通常为圆柱状）、压缩率、试验温度、试验时间、恢复时间以及试验报告应包含的内容等，是进行检测的依据。

四、 检测仪器：主要设备及功能

完成耐热压缩变形检测需要一套协同工作的仪器系统。

1. 压缩夹具：

   • 功能：核心装置，用于固定并压缩试样。通常由两块平行的钢板和若干螺栓组成，并配有精确厚度的限制器，以确保所有试样被压缩至相同的百分比。夹具材质需具备高强度和良好的耐高温抗氧化性能，如不锈钢。

   • 要求：表面光洁，平行度精确，螺栓紧固力矩需控制一致。

2. 高温试验箱：

   • 功能：提供并维持测试所需的高温环境。其温度控制精度、均匀性是影响结果准确性的关键。

   • 要求：

     • 温度范围：应能覆盖测试标准要求的温度，通常从室温至300℃以上。

     • 温度波动度：通常要求≤±1℃。

     • 温度均匀度：通常要求≤±2℃。

     • 加热方式：强制空气循环，确保箱内温度均匀。

3. 厚度测量仪器：

   • 功能：用于精确测量试样在试验前、后的厚度。

   • 要求：通常使用立式光学计或数字式百分表等精密测厚仪。其测量精度应至少达到0.01 mm，测足压力需符合标准规定（如gb/t 5723），以避免对软质橡胶试样造成过度压缩。

4. 冷却装置：

   • 功能：在高温测试结束后，用于快速冷却仍处于压缩状态的夹具组件，以终止热老化过程。通常使用干燥器或密闭容器，内装干燥剂（如硅胶），以防止试样在冷却过程中吸湿。

   • 要求：提供清洁、干燥的冷却环境。

结论

耐热压缩变形检测是评价高分子材料在热-力耦合场中耐久性的经典且有效的手段。通过遵循标准化的测试方法（恒定应力法或恒定形变法），利用精密的压缩夹具、高温试验箱和测厚设备，可以准确获取材料在不同应用场景（如汽车、航空航天、电子电器等）下的关键性能数据。这些数据对于材料研发、质量控制和产品选型具有不可替代的指导价值，是确保相关工业产品在高温环境下安全、可靠运行的重要技术保障。