谈谈线束的老化试验

2020年12月18日
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当提及导线和材料的温度等级时,几乎所有的线束材料标准里面都提到了3000小时的老化测试(T),同时也提到了240小时的老化测试 (T+25˚C)。

由于3000小时的测试周期很长,业内经常会问一个疑问,就是“240小时的短期老化测试结果能否等同于3000小时老化?”

实际上这两者完全没有关系!

实际上在SAE J2192这个专业的覆盖物质量标准中,甚至就没有设置材料短期老化(240hrs)的测试项,而只要求对材料进行3000hrs老化实验。

可见SAE的专家们也认为短期老化行为并不能代表材料的长期老化表现!

问这个问题的人经常会拿两个高分子材料基础理论来说事。即时温等效原理和寿命预测理论。这其实是在混淆概念。

时温等效原理的定义是:

高聚物的同一力学松弛现象可以在较高的温度、较短的时间(或较高的作用频率)观察到,也可以在较低的温度下、较长时间内观察到。

因此,升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的,对高聚物的粘弹行为也是等效的。

利用该原理,可以得到一些实际上无法从直接实验测量得到的结果。

例如,要得到低温某一指定温度时天然橡胶的应力松弛行为,由于温度过低,应力松弛进行得很慢,要得到完整的数据可能需要等待几个世纪甚至更长时间,这实际上是不可能的,利用该原理,在较高温度下测得应力松弛数据,然后换算成所需要的低温下的数据。这里的确涉及到高低温下的数据转换,但是该原理考察的是材料的力学松弛现象,比如蠕变,应变硬化等,跟高温下材料老化没有任何关系!

再来看看寿命预测理论:

高分子材料在储存中会逐渐变坏,最终失去使用价值。利用热空气老化试验,根据高分子材料的物理机械性能等的变化来快速估算材料在室内的贮存期有一定的实用意义,而且使用比较普遍,因为高分子材料在室内主要经受热和氧的作用,与热空气老化试验方法的条件比较接近。

目前使用较多的是通过热空气老化测定高分子材料选定性能的变化及达到临界值的时间,并利用寿命预测理论来推算高分子材料的使用寿命。

所谓的寿命预测理论,其实是根据经验公式

Log(t)=a + b*T-1

(定义如下):

在较高温度下进行多点测量(见下图2)获得一条曲线(阿伦尼乌斯曲线-材料失效时间和温度的关系曲线),然后外推到某一指定温度上(比如乘客舱温度85˚C),获得对应的失效时间。
t: 失效时间   T: 绝对温度 a, b 是用多个测量数据点进行回归分析得到的参数

谈谈线束的老化试验

图2 某材料的阿伦尼乌斯曲线(a=-4951.5, b=7.8256)

如图2中,实际使用的高分子材料制品,其在贮存环境中除了氧和热等影响因素外,还受到相对湿度的影响,高分子样品在高温条件下的热空气老化试验实际上排除了湿度的影响,通过热空气老化试验推断贮存期可能与实际情况存在差异。可见该寿命预测理论也存在偏差!

另外,该方法是以高温数据来推断低温数据(通常在100˚C以下),而且至少需要3个以上的数据点才能获得相对可靠的曲线,既然如此,又如何能断言材料通过(T+25˚C)x240hrs就表示能通过Tx3000hrs呢?(来源:线束中国)

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