加速老化试验方法评估典型橡胶密封材料贮存寿命的准确性研究.pdf

第31卷第3期
航天器坏境工.程
Vol No. 3
2014年6月
JPACECRAFT ENVIRONMIENT ENGINEERING
287
http://www.bisee.ac
E-mail:htqhjgc(@:126.com
Iel:(010)68116407、68116408,68116544
加速老化试验方法评估典型橡胶密封材料
贮存寿命的准确性研究
周鑫,丁孝均2,魏成
(1.北京宇航系绽工程研究所:2.北京航天材料及工艺研究所:北京10006
3.北京航空航犬大学,北京100083)
摘要:根据密封结构产品延寿工程需求,基于8106乙丙橡胶等6种典型运载火密封橡胶材料的加速老化
试验数据,外推计算其在贮存温度下性能退化至设定值所需的老化时间,并与实际自然老化数据相比较来评价
加速老化试验评估橡胶密封材料贮存寿命的准确性。结果表明,加速老化方法可准确用于橡胶密封材料的寿命
评估工作
关键词:橡胶密封材料;加速老化寿命;自然老化寿命;寿命评估
中图分类号:V250.2
文献标志码:A
文章编号:1673-1379(2014)03-0287-05
DOI:10.39691.s.16073-1379.2014.03.010
Accuracy on evaluation of natural storage life of rubbery sealing materials by
using accelerated life method
19
(1. Beijing Inslitute of Astronaulical Systems Engineering, Beijing 100076, China
2. Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology, Beijing 100076, China;
3. Beljing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China
Abstract: For estimating the life of sealing products, based on the data of the accelerated life and the natural
storage lite of six rubbery sealing materials used in launch vehicles, Including EPDM-8106 and CR-4103, the error
between the accelerated life and the natural storage life is calculated, and the accuracy of the accelerated life prediction
is evaluated. It is shown that the accelerated life method can be applied in the life prediction of rubber sealing materials
Key words: rubber sealing material; accelerated life: natural storage life: lite evaluation
0引言
验狀得的贮存性能信息直接、准确、可靠,但老化
橡胶密封件是运载火箭结构和动力系统设计试验周期长,短期内不能获得结论,难以满足程
中经常使用的密封元件。在运载火箭的贮存期间,应用需要:人工加速老化试验通过强化相应的环境
橡胶制品会随时间推移发生老化,导致性能衰退甚因子,加快材料的老化速率,可在短时间内评佔出
个失效,而其在轨工作性能直接影响到火箭发射安橡胶类产品的贮存期。日前,加速老化试验方法
全甚至飞行任务的成败。为保证橡胶密封制品使用是获収橡胶类材料制品贮存性能信息的主要方法。
的可靠性和安全性,选用时需评估其使用寿命。
在加速老化试验方法的应用过程中,针对橡胶
非金属材料贮存寿命的评估试验方法主要有制品贮存期评估工作也提出了多种具体方法。其中
两种:自然老化试验和加速老化试验。自然老化试GJB92-1986《热室气老化法测定硫化橡胶存性
收稿日期:2014-02-24:修回日期:2014-06-18
基金项目:运载火箭型号项目支持
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航天器坏境
第31卷
能号则》制定的相关方法得到了普遍认可和广泛应样及相应的试验工装,对压缩永久变形试样施加与
用2。实践证明,与其他评估方法相比,其评估箭上实际使用相同的应力条件。压缩永久变形测试
结果史接近丁橡胶制品的实际贮存寿命,但与运载工装及加速试验试验箱如图1所示
火箭用密封制品的实际贮存寿命偏差程度到底有
多大,还没有明确的结论。
在航天材料工程实跋中,为掌握橡胶制品加速
老化试验评估寿命与其在箭上:的实际贮存寿命的
偏离程度,研究单位前期收集整理了随箭平行贮存
图1压缩水久变形测试工装及加速试验试验箱
橡胶制品的性能数据,包括橡胶材料性能数据、密
F1
est box of permanent compressive strain in
时制品气密检查数据,并将其与密时制品在研制阶
accelerated aging
段开展的加速老化试验评估寿命进行比较,获取加
试验准备阶段对橡胶试样施加规定的压缩应
速老化试验评估寿命与平行贮存寿命的误差数据
力,在室温下放置24h后,松开兴具,使试样在
用于修正原有的加速老化试验评估方法。
自由状态下放置1h后测量其老化前的回复高度,
本文通过开展8106乙丙橡胶等6种典型橡胶续压缩到规定的变形率,待做老化试验。
密封材料的加速老化试验,依据标准给出的方法预
自然老化试验中,将上述模拟压缩工装更贮存在
测上:述材料的贮存寿命,并与收集到的自然老化数
温度为10~25℃,相对湿度小于75%,元阳光直
据相比较,研究评寿命与实际更贮存寿命的偏差范射,无酸、碱或其他腐蚀性气氛的环境中,待设定
围,以评价加速老化方法的准确性
试验周期结束后,取出试验工装,松开夹具使试样
在自由状态下放置1h后测量其压缩后的回复高度,
1试验方法
计算出压缩永久变形率。
材料的选择及特性指标的确定
加速老化试验按GJB92.1-1986开展,将试
典型密封材料选择运载火籥密封结构经常使工装置丁老化试验箱中,老化试验箱温度低丁橡
用的8106乙内橡胶、5073丁腈橡胶、7103氟橡胶、
胶材料能够使用的最高温度,以保证不改变橡胶材
45713丁腈橡胶、4103氯丁橡胶和6103硅橡胶等料老化机理。待设定试验周期从老化箱中取出工装
6种橡胶材料。为了分析橡胶密封材料的物理力学
在(25士l)C下冷却2h,然后松井夹具,使试样在
和化学性能,获取材料相关的各项性能指标参数,
自由状态下放置1h,测量其压缩后的回复高度,
根据密封材料的工作机理,选择床缩永久変形率计算出压缩永久变形率
(具有单调变化,与密时性能直接相关的特性,足
4试验数据处理、分析方法
反映橡胶密吋材料工作性能的典型指标)作为反映
依