疲劳加载因素对橡胶钢丝复合体粘合性能的影响?

作者:李利;刘潇冬;肖培光;王江忠; 刊名:功能材料 上传者:黄雪琴

【摘要】为了探究疲劳加载对橡胶钢丝复合体粘合性能的影响,采用动态测量与静态测量相结合的办法,研究疲劳频率、疲劳加载次数和动态疲劳后停放时间对橡胶钢丝复合体粘合性能的影响,结果表明,随着疲劳频率的逐渐提高,试样断裂时拉伸伸长量表现出明显降低的趋势;橡胶钢丝复合体试样抽出粘合力和钢丝帘线的表面附胶量均随着疲劳次数的增加先增大后减小;同样,粘合力随着停放时间的延长也是先增大后减小,并且橡胶钢丝复合体疲劳后粘合力的恢复主要发生在停放初期。

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0引言汽车在实际行驶过程中,轮胎会因不停地受循环载荷作用使其性能变差、硬化,导致轮胎发生线贯穿、起鼓、开线甚至出现表面龟裂等现象。因此,循环受力是导致轮胎中橡胶钢丝帘线粘合失效的不可忽视的关键因素[1]。而汽车驾驶速度不同,轮胎发生形变的周期频率也不同,汽车行驶的里程不同,轮胎在地面上发生循环受力的次数也不同,所以轮胎的带束层橡胶钢丝帘线粘合性能与发生的弯曲变形周期频率和次数是密切相关的。本文通过调节疲劳试验机的的频率以及控制加载次数,对试样施加不同的频率及不同次数的循环载荷,研究循环应力的频率和次数与粘合力的相关规律。同时,也对疲劳后停放时间对橡胶钢丝复合体粘合性能的影响进行了实验研究。1实验1.1主要原料及设备1.1.1主要原材料钢丝骨架材料,型号0.61mm表面镀黄铜钢丝、130.30HTOC高强度表面镀黄铜(铜质量分数63.5%)钢帘线,山东恒宇科技有限公司产品。实验中橡胶材料所使用配方为NR(天然橡胶)100,炭黑(N330)50,活性剂(氧化锌)5,硬脂酸SA1,防老剂4010NA2.5,硫化剂(硫磺)3,促进剂NOBS1.2,HMMM3,防老剂RD1,白炭黑8,防焦剂0.3,塑解剂0.3,间苯二酚-甲醛树脂SL30222,癸酸钴1。1.1.2主要设备及仪器测量系统采用台湾优肯科技股份有限公司的UD-3600电脑伺服系统动态疲劳试验机对橡胶钢丝帘线复合体试样进行动态疲劳测试,见图1所示。图1动态疲劳拉力试验机Fig1Computerservotapefatiguetestingmachine本文采用自己设计的夹具对试样进行夹持,上夹具为槽式结构,如图2所示。图2橡胶钢丝帘线动态加载夹具Fig2Dynamicloadingclampofrubbersteelcord在上夹具槽内放置橡胶钢丝复合体试样块,把钢丝帘线从2mm的槽缝隙向下伸出。为了解决钢丝帘线过细难夹持的问题,对下夹具的两块夹紧板进行滚花处理。使用内六角螺母来控制其中1块夹紧板的移动,利用两个销钉来控制移动方向,与另一固定的夹紧板通过压力来实现对钢丝帘线的夹紧。其它主要实验设备及仪器为X(S)M-0.3L型密炼机,青岛科技大学高分子材料成型实验室开发;X(S)K-160型开炼机,上海橡胶机械厂制造;QLB-D4004002型平板硫化机,青岛亚东橡胶机械厂产品。1.2实验方案本文采用轴向动态疲劳实验法,利用动态测量系统对硫化好的橡胶钢丝帘线试样进行轴向动态疲劳加载,并对受载后的复合体试样进行静态抽出实验,得出其抽出力及帘线表面附胶量[2]。根据实际情况和相关公式的计算,本文实验加载振幅设为1.5mm,加载频率和疲劳次数设为变量。轮胎的直径一般为D=0.8m,频率为f,那么轿车轮胎的速度和行驶的路程分别为V=Df36001000(1)S=Vt(2)由式(1)可得,当加载频率取5,6,7,8,9,10和11Hz时,所对应的轮胎实际行驶速度分别约为45,54,64,72,81,90和100km/h。动态测量实验的具体条件及其参数如表1所示。2结果与分析2.1橡胶钢丝复合体粘合强度的静、动态测量结果设置动态疲劳试验机的工作模式为静态测量,抽出速度设为50mm/min,对橡胶钢丝帘线式样进行静态测试,静态测试结果如表2所示。表1动态测量实验的相关实验参数及条件Table1Therelevantexperimentalparametersandconditionsofthedynamicmeasurement组数所需实验设备参数条件参数值实验1动态疲劳试验机加载次数不同振幅为1.5mm;频

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