橡胶材料的选用以及橡胶零件的选材及运用实例

胶大

橡胶材料的选用
# r: Y: a$ S" D+ ^5 Y7 p! K3 V2 U任何事物都有正反两个方面，前面讲过、橡胶具有许多优异的特性，但也存在有一些不足。作为工程材料，其主要缺点是强度和弹性模量比金属要低很多、使用温度低、而且容易老化，同时不同品种的橡胶在性能上也是千差万别；所以在选用、设计制造橡胶零件时，和其他工程材料一样，要充分注意到如何合理选材问题。
7.1 一般原则
/ T4 M. x' y; Y* S$ Q首先要考虑的是零件的使用环境和工作条件，满足其使用性能的要求，这是材料选用最基本的原则；
( N: ?% |) p& A4 g5 o; ]3 U4 g: @其次材料的加工工艺性能，适合批量生产，保证成品性能、尺寸一致性；
. K. x& \6 l4 f- O; T( U; f成本，有机化合物由于原料来源和成分的区别，价格也是差异很大的；
可靠性，工程材料由于其使用环境差别，尤其橡胶的使用条件和其本身的原因，通常要比其它零部件更容易失效。
( k  \: ]; V" u- ^4 `6 FA 力学性能 一般来说，工程上采用的各种橡胶零件，都是利用其弹性，使之起到减振、缓冲或密封作用。改善高速运转机器设备的动力性能、提高运行平稳性和密封质量、保护零件不至于因为振动.冲击而损坏变形或产生泄漏现象，从而提高机器设备的使用寿命。所以要求使用的橡胶材料应具有一定的机械强度、良好的弹性、比较高的耐疲劳可靠性、而且在长时间使用情况下不改变起应有的性质。对比其它工程材料，从强度方面来说，即使是以碳黑增强的硫化橡胶，其机械强度也是不高的。以强度最好的天然橡胶，抗张强度（扯断强度）只有24~34N/mm2，强度最差的硅橡胶强度仅3.9~9.8N/mm2，与一般金属材料相比，要差一个（甚至两个）数量级。由于橡胶材料强度不高，尤其是表面具有裂纹时，拉伸更容易使材料破坏，因此在选用中除应按橡胶零件要求的承载能力选择适当的橡胶品种外，在设计中还应尽可能注意使橡胶件处于受压状态，而不是受剪或拉伸状态。同时不要使橡胶零件承受的压力过高，以免零件过早的出现破坏。为了防止应力集中现象，橡胶零件的表面一定要平滑，拐弯处一定要有较大的原角过渡。
B 工作温度  橡胶材料又一比较大的缺点是使用温度低，一般硫化橡胶允许长期使用工作温度在100℃左右，最高的硅橡胶、氟橡胶也只在200~300℃之间。而橡胶的力学性能有随温度升高而变化，尤其是强度随温度升高而有所下降。橡胶的弹性也与温度变化有关。拉伸时，温度升高，橡胶永久伸长率得到增大，但弹性却下降。（需要说明的是，硅橡胶耐温本领好，即使在200~300℃时还能保持其良好的弹性。）一般来说，橡胶短时间的加热，冷却后还能保持其原来的力学性能，但在长时间高温下，内部发生了使橡胶分子结构变化的化学反应，加速了橡胶的热老化。从其自身来说，这个老化反应是不可逆的，从而影响了材料的性能，使之不能恢复，导致橡胶零件的破坏。为了提高橡胶零件的使用寿命，在选用中要根据零件的使用环境和工作温度，选择耐热性能相适应的胶种，同时在设计中注意改善零件的受摩擦状态和散热条件，不要使橡胶零件产生过多的热量并形成积聚。
橡胶是一种多组分的有机物质，要使橡胶具有较高的耐热性能，可以通过改变胶料的成分（如采用新型的硫化体系和加入耐热性较好的填充剂）和加工方法等辅助措施来达到。对于低温条件下工作的橡胶零件，如在寒冷地区行驶的车辆上，某些暴露在车体外的零部件，则应选用合适的耐低温的耐寒橡胶。因为橡胶只能在某一范围的温度条件下才具有弹性，当环境温度低到橡胶的脆化温度时，橡胶就会变成脆而易碎的玻璃状物质，完全失去其使用价值。要获得性能优良的耐寒橡胶，最基本的是选择耐寒的生胶（如硅橡胶可在-70℃—— -120℃范围内使用）；此外，通过生胶的接枝镶嵌，降低结晶倾向，或者改变橡胶的配方，加入耐低温的增塑剂，也能在一定范围内改善橡胶的耐寒性能。
8 g( W6 p3 J; N# U& J3 kC 介质影响  橡胶是链状的有机物质，橡胶零件在使用过程重要经常的接触到各种有腐蚀性的介质，如油类、溶剂、酸、碱、氧气、臭氧等等。不同品种的橡胶，由于其组分不同，它们抵抗各种介质侵蚀的能力也不仅相同。设计时必须结合橡胶零件的使用环境及所接触的介质类型选择适宜的材料，才能保证橡胶制品在长期使用过程中不致因介质腐蚀而降低或失去应有的物理机械性能。
D 老化  同其它高分子有机材料一样，老化是橡胶制品使用过程中一个突出的问题，它直接影响到橡胶零部件甚至整台机器设备的使用寿命。在制造、使用橡胶零部件，选用胶料时是一个必须充分考虑的重要因素。除了材质本身外，影响橡胶老化的因素主要是氧、臭氧、热、光、金属盐和机械疲劳。它们促使橡胶的大分子裂解，破坏橡胶分子的正常结构，从而使橡胶件出现变色、发粘、发脆、变硬以及龟裂等等。防止橡胶老化的措施很多（如在胶料中加入防老化剂、零件表面涂以涂料、正确掌握硫化工艺、成品避免受压、避光防晒）。在设计中选用耐老化性能好的胶料（硅橡胶、氟橡胶最耐老化、其次乙丙橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶等）
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2007-11-7 17:35 上传

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Royalene

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自由人物

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% y# s0 P9 C6 `. W5 z+ k
好帖子当然支持一下!

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lzb2000

好
/ G( r& ^' w5 f* q2 m9 Y慢慢学习了

shenli

好文章.

hliu2006

好贴

haoweigang

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zjj

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aidey

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aidey

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