汽车底盘常见橡胶零件介绍及失效模式分析

傅莹

摘 要：橡胶类零件在汽车底盘系统中运用广泛并发挥着重要作用。橡胶零件的选择及其性能对汽车的舒适性、噪音评价有直接影响。本文通过介绍汽车底盘橡胶零件的种类及常见失效模式，为橡胶类零件的制造过程管理提供参考。

关键词：橡胶 功能 失效模式

中图分类号：TH131.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0080-02

1 橡胶的定义

橡胶：具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度低，分子量往往很大，大于几十万。

橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料称为rubber，此词一直沿用至今。橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。

橡胶具有以下特征：有橡胶状弹性、具有粘弹性、有减振器缓冲的作用、对温度依赖大、具有电绝缘性、有老化现象、必须进行硫化、必须加入配合剂、比重小，硬度低，柔软性好，透气性差。

橡胶可分为：天然橡胶、合成橡胶。其中合成橡胶又分为：通用橡胶、特种橡胶。通用橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、異戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶；特种橡胶：丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯基橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶。

2 汽车橡胶零件的制造及作用

橡胶零件的制造工艺流程为：原材料准备—密炼—混炼—成型—硫化—修整—检验。

将橡胶的原材料主体材料生胶、配合剂、纤维材料和金属材料按照一定的比例进行混炼，制备半成品混炼胶。经适宜温度环境储存后，按需求进行相应产品硫化制造。未经硫化的橡胶其大分子是线型或支链型结构，因其制品强度很低、弹性小、遇冷变硬、遇热变软、遇溶剂溶解等，使得制品无使用价值。所以橡胶制品必须经过硫化变形网状或体型结构才有实用价值。对橡胶进行适当的硫化，即可以保持橡胶的高弹性，又可以使橡胶具有一定的强度。同时，为了增加制品的硬度、强度、耐磨性和抗撕裂性，而在加工过程中加入惰性填料（如氧化锌、粘土、白垩、重晶石等）和增强填料（如炭黑）等。按照不同零件使用需求制定相应配方，以制得满足耐磨、气密、耐热、耐寒、耐油等不同性能需求的零件。

3 汽车底盘系统橡胶零件的分类介绍

3.1 防尘类橡胶件

防尘类橡胶件一般以波纹管的形式进行制造，例如转向拉杆防尘罩、汽车减振器防尘罩等。汽车减振器防尘罩需要随汽车减震器的收缩而收缩、延展而延展，起防尘、防水的作用（见图1）。

3.2 密封类橡胶件

汽车底盘常见的密封类橡胶件，有油封、球销防尘罩等。油封（oil seal）是一般密封件的习惯称谓，简单地说就是润滑油的密封。它是用来封油脂（油是传动系统中最常见的液体物质，也泛指一般的液体物质之意）的机械元件，它将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。静密封和动密封（一般往复运动）用密封件叫油封。球销防尘罩则是防护球销及油脂在零件使用过程中避免雨水泥沙的侵入而导致零件损坏（见图2）。

3.3 连接支承缓冲类

橡胶支撑的作用是：将杆和车身连接起来，这种连接带有一个（大的）旋转自由度，并且可以衰减动态载荷的振幅。橡胶支撑件改善了车辆的NVH性能。橡胶支撑件的重要任务是实现车轮导向所期望的弹性运动学性能，尽管橡胶在载荷作用下会出现弹性变形（低的弹性模量），但其体积保持恒定，因此橡胶支撑件需要自由空间，它可以在其中膨胀。比较典型的橡胶件有衬套类、动力悬置类。

3.4 汽车行驶系统中的橡胶零件-汽车轮胎

轮胎作为车辆与道路之间的连接链，要承受所有的力和力矩，其传力能力关系着车辆的安全性、操纵性和舒适性。汽车的轮胎就是汽车的“鞋”，是汽车的主要消耗件，以致世界上生产的橡胶（天然橡胶和合成橡胶）80%用来制造轮胎。轮胎与车轮是汽车行驶系中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生驱动力和制动力保证汽车正常行驶。现代汽车几乎都采用充气轮胎。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：（1）和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性；（2）保证车轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性；（3）承受汽车的重力，并传递其他方向的力和力矩。现代汽车行驶速度不断提高，轮胎在高速滚动下内摩擦加剧，温度升高，将使轮胎材料的物理力学性能下降，同时引起动负荷增加，工作条件恶化，所以还特别要求轮胎在高速使用条件下安全可靠，滚动阻力小、使用寿命长，以保证汽车行驶的安全性和经济性（见图3）。

4 橡胶类零件常见失效模式

4.1 橡胶老化

橡胶老化指橡胶零件在储存和使用过程中受自然和人工环境各种条件的综合影响，性能和外观随时间而变坏的现象。橡胶制品常因受热、空气中的氧和臭氧、 阳光、风、雨、雪、水分以及使用过程各种机械应力作用或化学溶剂的侵蚀，使橡胶的化学结构受到破坏，变得勃软或硬脆龟裂，表面粗糙，力学性能下降，随时间推移逐渐丧失使用价值。 为阻止或延缓橡胶老化倾向须注意防护，尽力减免上述因素影响，并在配制胶料时加入防老剂。

4.2 橡胶起泡

橡胶产品表面有气泡主要是由于橡胶的硫化过程引起。有水份（混炼时加点氧化钙）；未充分硫化，不熟看起来有气泡；硫化剂杂质较多，小分子的杂质提前变成分解，气泡残留制品中；模具本身排气设计不合理，胶料冲线时气不能及时排出；分散不良；胶料塑炼时间长，产品硫化时也有气泡。

4.3 橡胶与金属脱开

橡胶与金属件粘接位置脱开，主要由于粘接失效。橡胶与金属硫化前，需在金属表面涂上粘接剂，往往由于漏涂粘接剂、粘接剂失效、硫化过程金属粘接剂受热过高等原因导致粘接失效。

5 结语

通过以上橡胶知识介绍，我们在了解汽车底盘橡胶零件的同时，也学习了橡胶零件的常见失效模式。通过学习橡胶产品的种类，来选择合适的橡胶缓冲件；了解橡胶失效模式的起因以便制定相应的预防及整改措施。通过本文对相关知识的介绍，望能给质量管理者提供一些帮助，把质量管理工作做得更好。