Đảm bảo an toàn ô tô: Vai trò quan trọng của buồng thử nghiệm lão hóa ozone trong việc kiểm tra gioăng cao su

Tóm tắt
Gioăng cao su ô tô là một phần thiết yếu của hệ thống làm kín xe, được lắp đặt rộng rãi trên cửa, cửa sổ, nắp cốp, cửa sổ trời và các vị trí khác. Chúng thực hiện các chức năng chống thấm nước, chống bụi, cách âm và giảm chấn. Khi gioăng bị hỏng, các vấn đề như rò rỉ nước mưa, tiếng ồn gió tăng và bụi xâm nhập có thể xảy ra. Trong trường hợp nghiêm trọng, tuổi thọ của các linh kiện điện trên xe sẽ bị ảnh hưởng gián tiếp, gây tác động tiêu cực đến an toàn lái xe và trải nghiệm ngồi trong xe. Ozone trong khí quyển liên tục oxy hóa các chuỗi polymer của cao su. Dưới tác động của ứng suất kéo, hiện tượng nứt do ozone xuất hiện trên cao su, đây là một trong những nguyên nhân chính gây hỏng các sản phẩm cao su ngoài trời. Buồng thử nghiệm lão hóa ozone có thể tái tạo môi trường ăn mòn ozone trong phòng thí nghiệm và mô phỏng trạng thái ứng suất thực tế của gioăng bằng các thiết bị kéo giãn tĩnh và động để hoàn thành đánh giá lão hóa tăng tốc. Tập trung vào... LISUN OTC-150A Bài báo này mô tả nguyên lý hoạt động và cấu trúc phần cứng của buồng thử nghiệm lão hóa ozone. Kết hợp với các tiêu chuẩn bao gồm GB/T 7762-2014, GB/T 13642-2015 và ISO 1431-1:2012, bài báo giới thiệu quy trình thử nghiệm hoàn chỉnh cho các dải gioăng cao su trong ngành ô tô. Bài báo cũng mở rộng các kịch bản ứng dụng khác của buồng thử nghiệm lão hóa ozone trong các lĩnh vực cao su, dệt may, cáp và các lĩnh vực khác, cung cấp tài liệu tham khảo cho nghiên cứu và phát triển phụ tùng ô tô, kiểm tra chất lượng đầu vào và các tổ chức thử nghiệm bên thứ ba để thực hiện các thử nghiệm khả năng chống nứt do ozone. 

Giới thiệu

Hầu hết các gioăng cao su trong ô tô được làm từ vật liệu cao su có cấu trúc phân tử không bão hòa. Trong quá trình vận hành xe và đóng/mở cửa, các gioăng này chịu biến dạng kéo liên tục hoặc qua lại trong thời gian dài. Ngay cả ozone nồng độ thấp trong môi trường tự nhiên cũng có thể gây ra phản ứng oxy hóa với các liên kết đôi không bão hòa bên trong cao su, tạo ra các vết nứt nhỏ trên bề mặt vật liệu. Các vết nứt này dần dần lan rộng vào bên trong theo thời gian sử dụng và cuối cùng dẫn đến hư hỏng cấu trúc làm kín. Các thử nghiệm phơi nhiễm tự nhiên yêu cầu mẫu được đặt ở ngoài trời, và chỉ có thể quan sát thấy vết nứt rõ ràng sau nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm, điều này khó đáp ứng được yêu cầu thử nghiệm cho quá trình phát triển nhanh chóng các bộ phận ô tô.

Phòng thử nghiệm lão hóa Ozone Thiết bị tạo ra khí ozone với nồng độ có thể điều chỉnh được thông qua các ống phóng điện. Được trang bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm cùng cơ chế kéo giãn mẫu, nó mô phỏng tác động phá hủy của ozone trong khí quyển trong một khoang kín tối và hoàn thành các thử nghiệm lão hóa tăng tốc trong thời gian ngắn. Buồng thử nghiệm lão hóa ozone được sử dụng rộng rãi trong ngành cao su, dệt may, cáp và các ngành công nghiệp khác. Nó được sử dụng để kiểm tra khả năng chống nứt do ozone của các dải gioăng cao su ô tô, độ bền màu do ozone của hàng dệt ngoài trời và khả năng chống lão hóa ozone của vỏ cáp. Nó cung cấp dữ liệu khoa học cho nghiên cứu và phát triển vật liệu và kiểm tra chất lượng, giúp các doanh nghiệp kiểm soát khả năng chống chịu thời tiết của sản phẩm và đảm bảo hiệu quả hiệu suất ổn định và tuổi thọ an toàn của sản phẩm trong thời gian dài sử dụng. Đối với ngành công nghiệp ô tô, việc sử dụng Buồng thử nghiệm lão hóa ozone để kiểm tra nứt do ozone của các gioăng cho phép sàng lọc sớm các công thức và bộ phận không đạt tiêu chuẩn, giảm nguy cơ hỏng hóc xe từ nguồn gốc. LISUN OTC-150A Buồng thử nghiệm lão hóa ozone là một thiết bị thử nghiệm thương mại hoàn thiện, hỗ trợ ba chế độ: kéo giãn tĩnh, kéo giãn động và kéo giãn động gián đoạn. Thiết bị này tuân thủ các tiêu chuẩn thử nghiệm cao su trong nước và quốc tế, phù hợp cho việc so sánh công thức trong nghiên cứu và phát triển phòng thí nghiệm cũng như kiểm tra hàng loạt linh kiện đầu vào.

OTC-015A_Phòng thử nghiệm Ozone

Nguyên lý thử nghiệm của buồng thử nghiệm lão hóa ozone và cơ chế hỏng hóc của gioăng phớt ô tô

Buồng thử nghiệm lão hóa ozone chủ yếu bao gồm bộ phận tạo ozone, bộ phận điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm, bộ phận tuần hoàn khí, bộ truyền động kéo giãn mẫu và hệ thống thu thập & điều khiển dữ liệu. Thiết bị tạo ra ozone bằng các ống phóng điện không gây tiếng ồn. Các cảm biến giám sát nồng độ ozone bên trong buồng theo thời gian thực, và hệ thống tuần hoàn không khí cưỡng bức đảm bảo sự trộn đều khí ozone trong buồng để duy trì môi trường có nồng độ ozone ổn định. Mô-đun nhiệt độ và độ ẩm kiểm soát các thông số môi trường bên trong buồng. Hệ thống kẹp mẫu có thể tác dụng lực căng cố định hoặc chuyển động tịnh tiến lên các mẫu cao su để mô phỏng ứng suất thực tế của các gioăng sau khi lắp ráp xe. Toàn bộ thử nghiệm được thực hiện trong một buồng kín ánh sáng để loại bỏ sự can thiệp của các yếu tố bên ngoài như ánh sáng đến kết quả lão hóa.

Sau khi lắp đặt, gioăng cao su ô tô luôn chịu một biến dạng kéo nhất định. Khi ozone tiếp xúc với bề mặt cao su chịu ứng suất, phản ứng oxy hóa ưu tiên xảy ra tại các vị trí tập trung ứng suất và tạo ra các vết nứt nhỏ trên bề mặt. Sau khi các vết nứt hình thành, ozone liên tục xâm nhập vào bên trong các vết nứt và thúc đẩy chúng sâu hơn và rộng hơn, cuối cùng phá hủy cấu trúc gioăng cao su. Chế độ kéo giãn tĩnh mô phỏng sự nén và kéo giãn liên tục của các dải gioăng sau khi đóng cửa, tương ứng với tiêu chuẩn thử nghiệm kéo giãn tĩnh GB/T 7762-2014. Chế độ kéo giãn động mô phỏng biến dạng định kỳ do rung động của xe và việc đóng mở cửa lặp đi lặp lại, tuân thủ tiêu chuẩn thử nghiệm kéo giãn động GB/T 13642-2015. Hai chế độ làm việc này không thể thay thế cho nhau. Trong quá trình kiểm tra thực tế, chế độ thử nghiệm tương ứng phải được lựa chọn theo trạng thái làm việc thực tế của gioăng. Buồng thử nghiệm lão hóa ozone phải hỗ trợ cả hai chế độ để tái tạo đầy đủ các điều kiện hoạt động của các bộ phận.

Kiến trúc phần cứng và các thông số kỹ thuật của OTC-150A Phòng thử nghiệm lão hóa Ozone

LISUN OTC-150A Buồng thử nghiệm lão hóa ozone được trang bị máy tạo ozone độc ​​lập. Nồng độ ozone có thể được điều chỉnh trong khoảng 10-1000 ppm với độ chính xác điều khiển ±2-3 ppm. Dưới sự tuần hoàn không khí cưỡng bức, tốc độ dòng khí duy trì ở mức 600±100 mm/s để đảm bảo phân bố ozone đồng đều bên trong buồng. Phạm vi điều khiển nhiệt độ là 0-60℃ với độ chính xác ±1℃; phạm vi điều khiển độ ẩm là 20%-90%RH (ở 20-40℃), với độ lệch độ ẩm ±5%RH. Bộ truyền động mẫu hỗ trợ kéo giãn tĩnh, kéo giãn động và kéo giãn động gián đoạn. Độ giãn dài của mẫu có thể được điều chỉnh từ 5% đến 45%, tần số kéo giãn từ 0 đến 30 lần mỗi phút, và hành trình kéo giãn tối đa là 0-90 mm, đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm đối với các mẫu gioăng cao su ô tô có kích thước khác nhau. Thiết bị được trang bị bộ điều khiển cảm ứng chuyên dụng 7 inch, giao diện xuất USB và cổng mạng RJ45. Dữ liệu thử nghiệm có thể được lưu ở định dạng EXCEL để xuất cục bộ hoặc lưu trữ từ xa thông qua máy tính chủ. Buồng bên trong sử dụng vật liệu chống ăn mòn để chống lại sự ăn mòn oxy hóa lâu dài do ozone. Thiết bị có hệ thống xả để thải lượng ozone còn lại trong buồng sau khi thử nghiệm nhằm bảo vệ an toàn cho người vận hành. Bảng dưới đây liệt kê các thông số kỹ thuật chính của các mẫu chính của thiết bị. LISUN Buồng thử nghiệm lão hóa ozone.

Các điểm thực hiện thử nghiệm gioăng cao su ô tô bằng buồng thử nghiệm lão hóa ozone

Trước khi tiến hành thử nghiệm khả năng chống nứt do ozone của gioăng cao su ô tô bằng buồng thử nghiệm lão hóa ozone, cần hoàn tất việc chuẩn bị mẫu trước. Cắt các mẫu gioăng theo tiêu chuẩn tương ứng, ghi lại hình dạng ban đầu của mẫu, kiểm tra độ bền kéo ban đầu bằng máy thử độ bền kéo và lưu giữ dữ liệu hiệu suất cơ bản. Bề mặt mẫu phải không có vết dầu mỡ và vết xước để tránh các khuyết tật nhân tạo ảnh hưởng đến đánh giá nứt cuối cùng. Cần chuẩn bị nhiều mẫu song song để nâng cao độ tin cậy thống kê của kết quả thử nghiệm.

Hoàn tất kiểm tra sơ bộ thiết bị, kiểm tra trạng thái kết nối của máy tạo ozone, cảm biến và giá đỡ kéo giãn, đồng thời hiệu chỉnh nồng độ ozone, nhiệt độ và độ ẩm. Cài đặt các thông số thử nghiệm theo yêu cầu tiêu chuẩn. Đối với gioăng cao su ô tô, nồng độ ozone thường dùng là 50 ppm, nhiệt độ thử nghiệm thường được đặt ở mức 23-40℃, điều kiện độ ẩm được giới hạn theo tiêu chuẩn. Chọn chế độ kéo giãn tĩnh hoặc động, cài đặt độ giãn dài của mẫu, tần số kéo giãn và tổng thời gian thử nghiệm. Gắn mẫu lên giá đỡ với khoảng cách không nhỏ hơn 15 mm giữa các mẫu, đảm bảo khí ozone có thể tiếp xúc hoàn toàn với bề mặt của mỗi mẫu. Đóng cửa buồng. Sau khi các thông số nhiệt độ và độ ẩm bên trong buồng ổn định, khởi động máy tạo ozone và bắt đầu tính thời gian chính thức khi nồng độ ozone đạt đến giá trị đã cài đặt. Không mở cửa buồng trong suốt quá trình thử nghiệm để tránh rò rỉ ozone và làm xáo trộn môi trường bên trong buồng. Thiết bị sẽ tự động ghi lại nồng độ ozone, nhiệt độ, độ ẩm và trạng thái hoạt động của cơ cấu kéo giãn.

Sau khi hoàn thành thời gian thử nghiệm, kích hoạt hệ thống xả khí của thiết bị để thải hoàn toàn lượng ozone còn lại trong buồng. Mở cửa buồng và lấy mẫu chỉ sau khi nồng độ ozone bên trong buồng giảm xuống mức an toàn. Bảo quản các mẫu đã lấy trong điều kiện môi trường tiêu chuẩn (23℃±2℃, 50%±5%RH). Sau đó, quan sát các vết nứt trên bề mặt cao su bằng kính lúp hoặc kính hiển vi, ghi lại sự tồn tại của vết nứt, mật độ vết nứt và độ sâu vết nứt tối đa, kiểm tra lại độ bền kéo và so sánh với dữ liệu ban đầu để đánh giá cấp độ chống nứt do ozone của mẫu. Bên cạnh các bộ phận cao su ô tô, Buồng thử nghiệm lão hóa ozone cũng có thể thực hiện thử nghiệm khả năng chống ozone cho vỏ cáp và thử nghiệm độ bền màu ozone cho hàng dệt ngoài trời, tuân thủ GB/T 2951.21-2008, GB/T 11039.3-2005, ISO 105-G03 và các tiêu chuẩn khác. Một thiết bị duy nhất có thể thực hiện thử nghiệm khả năng chống ozone cho nhiều loại vật liệu khác nhau.

Các điểm kiểm soát chất lượng bảo trì và thử nghiệm thiết bị

Ozone có khả năng ăn mòn oxy hóa mạnh. Việc bảo trì thường xuyên buồng thử nghiệm lão hóa ozone ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của dữ liệu thử nghiệm và tuổi thọ thiết bị. Cảm biến ozone phải được hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo đọc nồng độ chính xác; sự trôi lệch của cảm biến sẽ trực tiếp gây ra sự sai lệch của điều kiện thử nghiệm so với yêu cầu tiêu chuẩn. Kiểm tra các gioăng và đường ống bên trong buồng để ngăn ngừa rò rỉ ozone. Kiểm tra và bôi trơn cơ cấu truyền động kéo giãn thường xuyên để đảm bảo chuyển động kéo giãn qua lại ổn định và độ giãn dài nhất quán. Làm sạch buồng bên trong sau khi thử nghiệm để loại bỏ các mảnh vụn cao su. Hệ thống hút khí của thiết bị phải hoạt động đầy đủ. Người vận hành phải hút hết khí ozone trước khi mở cửa buồng để tránh bị thương do hít phải ozone. Không được mở cửa buồng trong khi thiết bị đang hoạt động. Hồ sơ hiệu chuẩn, tệp chương trình thử nghiệm và dữ liệu vận hành phải được lưu giữ đầy đủ để đáp ứng yêu cầu truy xuất nguồn gốc của báo cáo thử nghiệm. Các thông số chính được quy định bởi tiêu chuẩn như nồng độ ozone, nhiệt độ và độ giãn dài không được thay đổi tùy ý. Thay đổi thông số sẽ làm thay đổi ứng suất lão hóa và làm cho kết quả thử nghiệm không thể so sánh được.

Kết luận

Khả năng chống nứt do ozone của các gioăng cao su ô tô có liên quan trực tiếp đến hiệu suất làm kín của xe và an toàn khi lái xe. Các thử nghiệm phơi nhiễm tự nhiên có chu kỳ dài và khó có thể đáp ứng được nhịp độ nghiên cứu, phát triển và kiểm định nhanh chóng của các bộ phận ô tô. Buồng thử nghiệm lão hóa ozone có thể mô phỏng chính xác môi trường ăn mòn do ozone trong một khoang kín, và tái tạo trạng thái ứng suất của các gioăng đã lắp đặt bằng các cơ chế kéo giãn tĩnh và động để nhanh chóng hoàn thành việc đánh giá khả năng chống nứt do ozone. LISUN OTC-150A Phòng thử nghiệm lão hóa Ozone Thiết bị này có tính năng điều chỉnh nồng độ ozone, hệ thống kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm ổn định, cùng cơ chế kéo giãn mẫu hoàn chỉnh. Nó tương thích với các tiêu chuẩn trong nước và quốc tế, bao gồm GB/T 7762-2014, GB/T 13642-2015 và ISO 1431-1:2012. Không chỉ được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của gioăng cao su ô tô, buồng thử nghiệm lão hóa ozone còn được sử dụng rộng rãi trong ngành cao su, dệt may, cáp và các ngành công nghiệp khác. Nó được sử dụng để kiểm tra khả năng chống nứt do ozone của gioăng cao su ô tô, độ bền màu do ozone của hàng dệt ngoài trời và khả năng chống lão hóa ozone của vỏ cáp. Thiết bị cung cấp dữ liệu khoa học cho nghiên cứu và phát triển vật liệu cũng như kiểm tra chất lượng, giúp doanh nghiệp kiểm soát khả năng chống chịu thời tiết của sản phẩm, và đảm bảo hiệu suất ổn định và tuổi thọ an toàn của sản phẩm trong thời gian dài sử dụng. Trong công việc kiểm tra thực tế, người kiểm tra cần chuẩn hóa việc chuẩn bị mẫu, thiết lập nghiêm ngặt các thông số thử nghiệm theo tiêu chuẩn, thực hiện hiệu chuẩn và bảo trì thiết bị định kỳ, và giải thích khoa học các kết quả nứt và biến đổi hiệu suất. Chỉ bằng cách này, giá trị của buồng thử nghiệm lão hóa ozone mới được phát huy tối đa, cung cấp hỗ trợ thử nghiệm đáng tin cậy cho việc kiểm soát chất lượng phụ tùng ô tô và đảm bảo an toàn khi lái xe.