汽車底盤常見橡膠零件介紹及失效模式分析

傅瑩

摘 要：橡膠類零件在汽車底盤系統中運用廣泛并發揮著重要作用。橡膠零件的選擇及其性能對汽車的舒適性、噪音評價有直接影響。本文通過介紹汽車底盤橡膠零件的種類及常見失效模式，為橡膠類零件的制造過程管理提供參考。

關鍵詞：橡膠 功能 失效模式

中圖分類號：TH131.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0080-02

1 橡膠的定義

橡膠：具有可逆形變的高彈性聚合物材料。在室溫下富有彈性，在很小的外力作用下能產生較大形變，除去外力后能恢復原狀。橡膠屬于完全無定型聚合物，它的玻璃化轉變溫度低，分子量往往很大，大于幾十萬。

橡膠一詞來源于印第安語cau-uchu，意為“流淚的樹”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經凝固、干燥后而制得。1770年，英國化學家J.普里斯特利發現橡膠可用來擦去鉛筆字跡，當時將這種用途的材料稱為rubber，此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯，交聯后的橡膠受外力作用發生變形時，具有迅速復原的能力，并具有良好的物理力學性能和化學穩定性。橡膠是橡膠工業的基本原料，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。

橡膠具有以下特征：有橡膠狀彈性、具有粘彈性、有減振器緩沖的作用、對溫度依賴大、具有電絕緣性、有老化現象、必須進行硫化、必須加入配合劑、比重小，硬度低，柔軟性好，透氣性差。

橡膠可分為：天然橡膠、合成橡膠。其中合成橡膠又分為：通用橡膠、特種橡膠。通用橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠；特種橡膠：丁腈橡膠、氯丁橡膠、氯基橡膠、氟橡膠、氯醚橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠、聚硫橡膠、丙烯酸酯橡膠。

2 汽車橡膠零件的制造及作用

橡膠零件的制造工藝流程為：原材料準備—密煉—混煉—成型—硫化—修整—檢驗。

將橡膠的原材料主體材料生膠、配合劑、纖維材料和金屬材料按照一定的比例進行混煉，制備半成品混煉膠。經適宜溫度環境儲存后，按需求進行相應產品硫化制造。未經硫化的橡膠其大分子是線型或支鏈型結構，因其制品強度很低、彈性小、遇冷變硬、遇熱變軟、遇溶劑溶解等，使得制品無使用價值。所以橡膠制品必須經過硫化變形網狀或體型結構才有實用價值。對橡膠進行適當的硫化，即可以保持橡膠的高彈性，又可以使橡膠具有一定的強度。同時，為了增加制品的硬度、強度、耐磨性和抗撕裂性，而在加工過程中加入惰性填料（如氧化鋅、粘土、白堊、重晶石等）和增強填料（如炭黑）等。按照不同零件使用需求制定相應配方，以制得滿足耐磨、氣密、耐熱、耐寒、耐油等不同性能需求的零件。

3 汽車底盤系統橡膠零件的分類介紹

3.1 防塵類橡膠件

防塵類橡膠件一般以波紋管的形式進行制造，例如轉向拉桿防塵罩、汽車減振器防塵罩等。汽車減振器防塵罩需要隨汽車減震器的收縮而收縮、延展而延展，起防塵、防水的作用（見圖1）。

3.2 密封類橡膠件

汽車底盤常見的密封類橡膠件，有油封、球銷防塵罩等。油封（oil seal）是一般密封件的習慣稱謂，簡單地說就是潤滑油的密封。它是用來封油脂（油是傳動系統中最常見的液體物質，也泛指一般的液體物質之意）的機械元件，它將傳動部件中需要潤滑的部件與出力部件隔離，不至于讓潤滑油滲漏。靜密封和動密封（一般往復運動）用密封件叫油封。球銷防塵罩則是防護球銷及油脂在零件使用過程中避免雨水泥沙的侵入而導致零件損壞（見圖2）。

3.3 連接支承緩沖類

橡膠支撐的作用是：將桿和車身連接起來，這種連接帶有一個（大的）旋轉自由度，并且可以衰減動態載荷的振幅。橡膠支撐件改善了車輛的NVH性能。橡膠支撐件的重要任務是實現車輪導向所期望的彈性運動學性能，盡管橡膠在載荷作用下會出現彈性變形（低的彈性模量），但其體積保持恒定，因此橡膠支撐件需要自由空間，它可以在其中膨脹。比較典型的橡膠件有襯套類、動力懸置類。

3.4 汽車行駛系統中的橡膠零件-汽車輪胎

輪胎作為車輛與道路之間的連接鏈，要承受所有的力和力矩，其傳力能力關系著車輛的安全性、操縱性和舒適性。汽車的輪胎就是汽車的“鞋”，是汽車的主要消耗件，以致世界上生產的橡膠（天然橡膠和合成橡膠）80%用來制造輪胎。輪胎與車輪是汽車行駛系中的重要部件，其功用是：支承整車；緩和由路面傳來的沖擊力；通過輪胎同路面間存在的附著作用來產生驅動力和制動力保證汽車正常行駛。現代汽車幾乎都采用充氣輪胎。輪胎安裝在輪輞上，直接與路面接觸，它的作用是：（1）和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時所受到的沖擊，并衰減由此而產生的振動，以保證汽車有良好的乘坐舒適性和行駛平順性；（2）保證車輪和路面有良好的附著性，以提高汽車的牽引性、制動性和通過性；（3）承受汽車的重力，并傳遞其他方向的力和力矩。現代汽車行駛速度不斷提高，輪胎在高速滾動下內摩擦加劇，溫度升高，將使輪胎材料的物理力學性能下降，同時引起動負荷增加，工作條件惡化，所以還特別要求輪胎在高速使用條件下安全可靠，滾動阻力小、使用壽命長，以保證汽車行駛的安全性和經濟性（見圖3）。

4 橡膠類零件常見失效模式

4.1 橡膠老化

橡膠老化指橡膠零件在儲存和使用過程中受自然和人工環境各種條件的綜合影響，性能和外觀隨時間而變壞的現象。橡膠制品常因受熱、空氣中的氧和臭氧、 陽光、風、雨、雪、水分以及使用過程各種機械應力作用或化學溶劑的侵蝕，使橡膠的化學結構受到破壞，變得勃軟或硬脆龜裂，表面粗糙，力學性能下降，隨時間推移逐漸喪失使用價值。 為阻止或延緩橡膠老化傾向須注意防護，盡力減免上述因素影響，并在配制膠料時加入防老劑。

4.2 橡膠起泡

橡膠產品表面有氣泡主要是由于橡膠的硫化過程引起。有水份（混煉時加點氧化鈣）；未充分硫化，不熟看起來有氣泡；硫化劑雜質較多，小分子的雜質提前變成分解，氣泡殘留制品中；模具本身排氣設計不合理，膠料沖線時氣不能及時排出；分散不良；膠料塑煉時間長，產品硫化時也有氣泡。

4.3 橡膠與金屬脫開

橡膠與金屬件粘接位置脫開，主要由于粘接失效。橡膠與金屬硫化前，需在金屬表面涂上粘接劑，往往由于漏涂粘接劑、粘接劑失效、硫化過程金屬粘接劑受熱過高等原因導致粘接失效。

5 結語

通過以上橡膠知識介紹，我們在了解汽車底盤橡膠零件的同時，也學習了橡膠零件的常見失效模式。通過學習橡膠產品的種類，來選擇合適的橡膠緩沖件；了解橡膠失效模式的起因以便制定相應的預防及整改措施。通過本文對相關知識的介紹，望能給質量管理者提供一些幫助，把質量管理工作做得更好。