铁路货车用E密封圈低温脆性验证试验

侯兴华

摘要：近期公司收到反馈铁路货车制动管法兰接头在高纬度（高寒）地区有漏风现象，为了验证E型密封圈低温性能是否符合技术要求，试验室对成品E密封圈低温脆性验证试验进行了研究，为公司查找制动管系漏风问题提供相应依据。

关键词：铁路货车；E型密封圈；低温脆性；验证试验

目前我国铁路货车使用的橡胶密封件主要是在制动管系统上面，各个管系接头法兰均使用E型密封圈进行密封连接，据售后反馈信息，法兰接头处在高纬度地区有漏风现象存在，漏风问题有可能是装配不好造成的，也有可能是由于密封圈低温性能不合格造成的，因为问题多出现在高纬度（高寒）地区。原因是当外界温度低于橡胶玻璃化温度（或者低温脆性温度）时，橡胶分子链运动就会被冻结，分子链段运动也大部分或全部被冻结，橡胶因而失去弹性，从而丧失密封性能。为了验证成品E型密封圈低温性能是否达到技术要求，试验室对成品密封圈进行了低温脆性温度验证试验。

1.方法研究

1.1标准试验方法依据

经查阅相关资料，目前国际国内只有硫化橡胶材料的低温脆性试验标准，由于产品各不一样，故而没有统一的橡胶成品件低温脆性的标准试验方法。铁路货车制动管系法兰用E型密封圈产品技术条件要求，E型密封圈胶料低温脆性≤-60℃，成品使用使用环境为-50℃～70℃。试验室根据GB/T1682 《硫化橡胶低温脆性的测定 单试样法》模拟对成品E型密封圈进行-60℃的低温脆性验证试验。

原理：GB/T1682 《硫化橡胶低温脆性的测定 单试样法》 程序B规定，在规定温度下，冲击试样，判断是否破坏。

破坏：冲击后试样出现断裂、裂纹、人眼可见的微孔等现象。

试验结果：一次至少试验3个试样，如果没有一个试样破坏，则试验结果为无破坏；如果有2个或2个以上破坏，则为破坏；如果只有1个破坏，再取3个测试，3个均完好，则为无破坏，否则为破坏。

冲击器：GB/T1682规定：弹簧力为108N，行程40mm，弹性势能为EP=½KX2=½FX=2.16J,（K=F/X,F为弹簧力，X为行程），标准试样宽度6mm，厚度2mm，受力横截面积12mm2，单位冲击能量为0.18J/mm2。

对于成品E型密封圈导气槽处横截面积为24.79mm2，需要冲击能量应为0.18*24.79=4.46J。

1.2试验装置

    高低温试验箱，温度范围为-70℃至150℃，冲击器（如图1）利用一个具有一定质量的物体在重力作用下冲击成品试样，mgh=4.46J。冲击锤m为2.00Kg，h=228mm（m为冲击锤质量，h为试样距离冲击锤高度）。

2.验证试验程序

把DN32E型密封圈切成长40mm，中间保留一个导气槽的试样，一组3个（如图2）。分别在高低温箱内，-60℃（产品技术要求胶料脆性温度）状态下冷冻30分钟，释放冲击锤对试样进行冲击。试验过程情况（如图3）。

               

图1  低温脆性试验装置

 

（1）—形状                （2）—试验前               （3）—试验后

图2  试样

   

（1）—装卡试样                                    （2）—调整冲击高度

   

（3）—设置验证温度 -60℃                               （4）—保温30min

   

（5）—释放冲击锤冲击试样                        （6）—检查试样是否破坏

图3  试验过程情况

3. 试验结果

按照上述低温脆性验证试验程序，随机抽取4个厂家产品进行了验证试验，试验结果见表1。

表1 低温脆性试验结果

试样代号 厂家 温度、试样	-60℃/30min
	试样1	试样2	试样3
THL	无破坏	无破坏	无破坏
BCN	无破坏	无破坏	无破坏
DLT	无破坏	无破坏	无破坏
MF	无破坏	无破坏	无破坏

4.讨论

4.1试验结果

抽检E型密封圈-60℃低温脆性验证试验结果：4个厂家成品均无破坏现象出现，说明4个厂家该批产品低温脆性均≤-60℃，满足技术条件规定E密封圈胶料低温脆性≤-60℃，满足E型密封圈成品-50℃使用环境标准要求。法兰接头漏风问题应该另有其他原因，建议检查法兰接头相关尺寸及与E型密封圈接触面平整度，或组装间隙、力矩等是否符合要求。

参考文献：

[1] GB/T1682 《硫化橡胶低温脆性的测定 单试样法》.

注：侯兴华 1971 男 高级工程师 本科13845202513

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