目前，中冷器软管由氟橡胶(FKM)和硅橡胶(VMQ)制成，具有高热阻和高耐久性的特性。改日中冷器软管将正在愈加厉苛的境遇(高温高压)中行使，行使而今质料存正在耐久性危险。FKM力学本能的改进就业着重于合心导致其本能亏折的内部FKM交联点的低耐久性题目。目前，交联法具有很强的耐酸性，且无法改性。正在保存现有汇集耐酸水准的状况下，咨询增加1个新型奇特的交联汇集。采用炭黑凝胶行为该新型汇集的加强剂，调理会集物类型和混杂比例，从而得回方向值。同时，开拓出1种新型的FKM，并采用该新型质料制成软管样件。试验样件通过了台架试验验证。结果显示，FKM的力学本能无法援救其正在高温境遇下就业。正在高温下，FKM 内层的质料属性无法满意改日启发机的高温高压境遇恳求。通过改进质料正在高温下的力学本能，同时依旧质料的耐高温性和成形性，最终通过采用炭黑凝胶加强汇集告终了开拓方向。

为了同时得回高本钱本能和高耐久本能，今世重型商用车普遍采用装备了中冷器的涡轮增压柴油机。这些柴油机是职员和货品运输用具的需要动力，具有热结果高、CO2排放低的长处。较高的压缩比、启发机小型化和降速被以为是柴油机得回更高热结果的有用体例。要满意这些恳求，务必改进将最终的高温高压气体传输至中冷器的中冷器软管的本能。正在今世重型商用车中，窜气和高温压缩气氛都要流经中冷器软管。中冷器软管为叠层布局，具有优越热阻和化学本能的氟橡胶(FKM)内层和优越热阻本能的高热阻芳纶纤维硅橡胶(VMQ)外层。图1为中冷器软管的横截面布局图。

图2为软管台架的试验安装图。试验采用改日启发机的境遇条款，即向软管内施加更高的温度和压力，正在全数对象上采用而今水准的振幅。为肃清限度应力凑集，评议质料自己的本能，试验采用简直无凑集应力的直波纹管形软管。由于行使闭式透风器(窜气还原安装)会导致刚好位于涡轮增压器前的含酸窜气还原，中冷器软管还务必具有耐酸性和耐油性。正在改日启发机愈加厉苛的高温高压工况下，为避免酸性物质穿透FKM 内层，从而损坏不具耐酸性的VMQ外层，咨询职员增加了1个或许正在加压条款下喷射差异浓度酸性物质的喷雾安装。

图3为零部件正在高温高压工况下过程软管台架测试后的外观状况。VMQ外层与初始形态无不同，但正在FKM内层的波纹管处展示了裂纹。

图4总结了FKM内层裂纹的变成来历。正在较高的温度和压力条款下，软管台架试验证实，质料呆板强度的缺失会导致裂纹的形成。正在针对改日启发机条款下的软管台架试验安装上，且正在相应的试验中仅增大压力或振动，裂纹正在FKM内层上变成(图3)。简而言之，当境遇温度升高至改日启发机水准，压力增大会导致软管膨胀及振动，并导致软管上下运动，它们配合效力导致了裂纹的变成。正在高温境遇下，FKM内层担当了绝顶应变，且越过了断裂阈值的延长率。为了确定高温境遇下FKM延长系数的恶化水准，咨询职员对FKM和VMQ举办了高温抗拉延长率试验。

咨询职员采用表1中所列的测试措施丈量了质料的力学本能并咨询了境遇的影响。因为恳求新开拓的质料具有与而今质料类似的境遇包容性，咨询职员通过以下几个方面举办了评议：(1)热老化本能(指守时分段内的改日启发机温度条款)；(2)耐油性(基于JISK6258测试措施，采用IRM903准则，指守时分段内的温度为150 ℃)；(3)燃料耐油性(基于JISK6258测试措施，采用燃料C，指守时分段内的温度为90 ℃)；(4)耐酸性(正在指守时分段内，浸入指定浓度的硫酸、盐酸、硝酸、醋酸和甲酸等溶液中后，正在60 ℃下举办3个干燥轮回)；(5)VQM外层附着本能；(6)抗弯曲疲困性。咨询职员为评议正在受硫化粘合影响的FKM和VMQ试件，举办了拉伸试验(频率25 mm/s)，并斗劲展示裂纹的轮回数。

图5为FKM内层和VMQ外层正在室温和改日启发机境遇温度下的延长系数斗劲结果。看待VMQ外层，当温度由室温升高至改日启发机境遇温度时，其延长系数降低50%。而FKM内层的延长系数降低25%。每每以为，延长系数低于100%时，橡胶质料就已到达其寿命极限。即使正在而今温度下，FKM内层不行题目，但其正在改日温度下的延长系数会低于100%。

与之相反，乃至正在施加压力和慰勉的软管台架试验中，咨询职员也未正在VMQ外层上创造裂纹。是以，咨询职员将FKM 内层正在改日启发机温度下的延长系数方向值修树成与VMQ外层类似的水准。因为FKM会集物具有高热阻，是以其延长系数正在高温下的降低厉重归因于交联点的低热阻特色。基于这个条件，质料开拓厉重着重于交连合构。而今，FKM的交连合构是通过过氧化物交联变成的。众元醇交联具有比过氧化物交联更高的热阻。如图6所示，个中的CaO、Ca(OH)2和MgO化合物等酸性中和剂会通过甲酸和醋酸等有机酸触发脱氟化氢反映，从而告终对FKM 会集物的降解。正在依旧而今耐酸性的同时，咨询职员需求正在不替换而今过氧化物交联的状况下告终质料本能的改进。

图7为新开拓质料的布局示妄念。为了加强正在高温下的力学本能，咨询职员增加了由炭黑凝胶加强剂制成用于巩固FKM交联点的新型汇集。咨询职员企图了4种具有差异炭黑粒径比的FKM样本，炭黑的粒径分袂是9.9 nm(样本A)、4.4 nm(样本B)、1.5 nm(样本C)和1.0 nm(样本D)。为了验证因炭黑导致的物理本能改进状况，咨询职员正在25 ℃和160 ℃下对4种样本的物理本能举办了斗劲。

如图8所示，合于延长系数和拉伸强度特色的咨询结果证实，通过变换炭黑类型，能够告终力学本能的改进。炭黑粒径越小，本能的改进幅度越大。展示这种结果的来历是炭黑皮相积增大，导致形成更众的凝胶，从而使汇集获得加强。

减小炭黑粒径是加强FKM质料所采用的厉重措施。FKM加强的实在状况睹表2。咨询职员针对每图8差异炭黑含量的FKM橡胶力学本能之间的相干种开拓质料制备了软管样件，并正在软管台架上对其举办了测试，以验证矫正幅度。因为实践零件假使正在限度应力下也需求热阻，是以咨询职员正在评议中采用而今软管样式，从而确保或许直接采用新型FKM质料。

因为阶段1的力学本能恶化是不行避免的，是以咨询职员通过采用相看待而今质料具有更高初始延长系数的会集物及对炭黑混杂物奉行改性，到达改进高温下延长率的主意。然而，试验职员正在软管台架试验中仍然查察到了开裂情景。

正在阶段2中，咨询职员通过减少炭黑含量试图进一步改进延长系数，结果导致成形软管的厚度变动很大。即使禁止了台架试验后波纹管处的开裂，然而应力凑集导致卡箍安装后发作大个别裂裂情景。正在阶段3中，通过重整混杂物改进了滚动性和成形性。但正在台架试验后，试验职员仍然正在成形软管内部的波纹管和卡箍安装部位查察到了开裂情景。由试验结果可知，采用图9中的会集物I(偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)质料无法同时告终力学本能和成形性的进一步改进。是以，不商讨因为氟含量较低导致化学巩固性降低的题目。咨询职员正在阶段4中采用了正在室温下具有高延长系数的会集物II(偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物)。咨询职员将从早期样本得回的混杂手艺阅历行使于阶段4中采用的会集物II上。

图10为正在改日启发机温度恳求下，阶段1至阶段4的延长系数及每种质料软管的台架试验结果。正在全数的矫正质料中，最高的延长系数展示正在阶段4，到达了方向值。别的，正在台架试验后软管未展示开裂情景。

图11为针对阶段4的热老化本能、耐油性和燃料耐油性评议。结果显，试验结果都到达了延长系数的方向值，且通过了软管台架试验。化学巩固性评议、附着强度评议和抗弯曲疲困性评议分袂睹图12、图13和图14。较低的氟含量不会导致化学巩固性降低，且每个评议的结果都优于或与而今质料的试验结果持平。热老化后的质料附着本能和抗弯曲疲困性大幅改进。因为炭黑凝胶导致的橡胶内部汇集加强是告终前述大幅改进的厉重来历，是以采用炭黑凝胶加强汇集是进一步晋升具有优越热阻和化学巩固性的FKM效力性的1种有用途径。

本试验的开拓咨询鲜明了以下2个重点：(1)加热时，FKM内层的质料本能无法满意改日启发机的境遇恳求；(2)开拓方向恳求正在依旧境遇巩固性和质料成形性的同时提升正在高温形态下的呆板强度。咨询职员通过向会集物II(偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物)中增加炭黑凝胶使汇集获得了加强，从而告终了开拓方向。

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