PRODUCT CLASSIFICATION
汽車輪胎作為與地面接觸的部件,需承受從 - 30℃寒區(qū)冰雪路面到 70℃高溫暴曬路面的劇烈溫差(如夏季正午行車時(shí),輪胎溫度從 25℃驟升至 65℃,冬季洗車后低溫驟冷至 - 20℃)。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),2024 年因輪胎在極限溫差下性能失效導(dǎo)致的行車安全事故占比達(dá) 9%,主要表現(xiàn)為低溫胎面開裂、高溫胎體鼓包、摩擦系數(shù)衰減等問題。兩箱式冷熱沖擊試驗(yàn)箱憑借 “高低溫箱獨(dú)立控溫 + 樣品快速轉(zhuǎn)移" 的技術(shù)優(yōu)勢,可精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)輪胎全生命周期的溫差沖擊場景,評估其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、摩擦性能與材料耐久性,成為輪胎研發(fā)、出廠檢測與售后質(zhì)量追溯的關(guān)鍵設(shè)備。本文從技術(shù)原理、測試規(guī)范、應(yīng)用案例及發(fā)展趨勢,全面解析兩箱式冷熱沖擊試驗(yàn)箱測試汽車輪胎的核心技術(shù)。
高低溫雙箱獨(dú)立控制系統(tǒng)
承載式快速轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)
輪胎專屬性能監(jiān)測模塊
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測試:通過內(nèi)置壓力傳感器(量程 0-1.5MPa)模擬輪胎標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力(乘用車 2.2-2.5bar),在溫差沖擊前后檢測胎體氣密性(24 小時(shí)氣壓下降≤0.1bar 為合格);通過位移傳感器(精度 ±0.01mm)測量胎面、胎側(cè)的變形量(低溫 - 30℃沖擊后胎面變形≤1mm,高溫 70℃沖擊后胎側(cè)鼓包≤2mm);
摩擦性能測試:在雙箱內(nèi)鋪設(shè)模擬路面(瀝青、冰雪材質(zhì)),通過拉力傳感器(量程 0-5kN)測試輪胎在不同溫度下的摩擦系數(shù)(常溫瀝青路面≥0.7,-20℃冰雪路面≥0.15,70℃瀝青路面≥0.65),評估溫差對制動(dòng)與抓地性能的影響;
材料耐久性測試:通過高頻疲勞傳感器(頻率 10-50Hz)監(jiān)測溫差沖擊后輪胎橡膠的疲勞壽命(沖擊 20 次后橡膠裂紋長度≤3mm 為合格);通過硬度計(jì)(精度 ±1HA)測試胎面橡膠硬度變化(低溫 - 30℃時(shí)硬度≤75HA,高溫 70℃時(shí)硬度≥60HA,避免過硬脆裂或過軟變形)。
樣品制備
參數(shù)設(shè)定(表 1)
結(jié)果判定
結(jié)構(gòu)性能:氣密性 24 小時(shí)氣壓下降≤0.1bar,胎面變形≤1mm(低溫)/ 胎側(cè)鼓包≤2mm(高溫),無裂紋(長度≤3mm 為合格);
摩擦性能:常溫瀝青路面≥0.7,-30℃冰雪路面≥0.15(乘用車)/≥0.2(雪地胎),70℃瀝青路面≥0.65;
材料性能:胎面橡膠硬度(-30℃≤75HA,70℃≥60HA),沖擊后橡膠裂紋長度≤3mm,無脫層、掉塊。
乘用車輪胎:側(cè)重低溫 - 30℃至高溫 60℃的沖擊,重點(diǎn)驗(yàn)證胎面抗裂性與低溫摩擦系數(shù),避免冰雪路面制動(dòng)距離過長;
商用車輪胎:因承載重量大(≥10t),需施加模擬載重壓力(5kN),測試高溫 70℃下胎體氣密性與抗鼓包能力,防止重載高溫爆胎;
雪地胎:強(qiáng)化 - 40℃極寒測試,確保胎面橡膠低溫硬度≤75HA(保持彈性),冰雪路面摩擦系數(shù)≥0.2,滿足冰雪路況抓地需求。
測試方案:高溫箱 60℃、低溫箱 - 30℃,保溫 60min,沖擊 15 次,監(jiān)測胎面硬度與裂紋;
問題定位:低溫 - 30℃時(shí)胎面橡膠硬度達(dá) 82HA(標(biāo)準(zhǔn)≤75HA),橡膠脆性增加導(dǎo)致裂紋;且胎面膠配方中低溫增韌劑含量僅 3%,低溫彈性不足;
優(yōu)化方案:1. 調(diào)整胎面膠配方(增韌劑含量提升至 8%),降低低溫硬度;2. 優(yōu)化硫化工藝(硫化時(shí)間從 15min 增至 18min),提升橡膠交聯(lián)密度;
復(fù)測結(jié)果:-30℃胎面硬度降至 72HA,沖擊 15 次后無裂紋,北方地區(qū)投訴率下降 85%。
問題定位:高溫 70℃時(shí)胎側(cè)橡膠硬度降至 55HA(標(biāo)準(zhǔn)≥60HA),且胎體簾子線強(qiáng)度不足(斷裂強(qiáng)度 2000N,標(biāo)準(zhǔn)≥2500N),導(dǎo)致胎側(cè)受壓鼓包;
優(yōu)化方案:1. 更換胎側(cè)膠配方(增加炭黑含量 5%),提升高溫硬度;2. 選用高強(qiáng)度簾子線(斷裂強(qiáng)度 2800N),增強(qiáng)胎體支撐;
復(fù)測結(jié)果:70℃胎側(cè)硬度升至 62HA,沖擊 10 次后無鼓包,氣密性 24 小時(shí)氣壓下降 0.08bar,滿足商用車重載需求。
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