SAE J2979-Testmethode zur Bestimmung der Druckspannungsrelaxationsreaktion (CSR) für vulkanisierten Gummi und thermoplastisches Elastomer

SAE J2979-Testmethode zur Bestimmung der Druckspannungsrelaxationsreaktion (CSR) für vulkanisierten Gummi und thermoplastisches Elastomer

Die von der American Society of Automotive Engineers (SAE) entwickelte Norm „SAE J2979 Prüfverfahren zur Bestimmung des Druckspannungsrelaxationsverhaltens (CSR) von vulkanisiertem Gummi und thermoplastischen Elastomeren“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Durchführung von Druckspannungsrelaxationsprüfungen (CSR) mit der Automotive Standard (ASD) CSR-Prüfvorrichtung unter Verwendung geeigneter Prüfgeräte, -konfigurationen und -verfahren. Diese Norm definiert die erforderliche Ausrüstung, Richtlinien für die Durchführung der Prüfung sowie das Format für die Ergebniserfassung und Datenanalyse.

SAE J2979-Testmethode zur Bestimmung der Druckspannungsrelaxationsreaktion (CSR) für vulkanisierten Gummi und thermoplastisches Elastomer

Diese Norm legt Prüfverfahren und -bedingungen zur Bestimmung des Gegenkraftverlusts eines Knopfes mit 12,7 mm Durchmesser fest, der in einer ASD CSR-Vorrichtung mit konstanter Verformung eingespannt ist, gemessen in regelmäßigen Abständen bei Raumtemperatur, nachdem er erhöhten Temperaturen oder Flüssigkeiten ausgesetzt wurde.

Diese Norm ist für die Prüfung von vulkanisiertem Gummi und thermoplastischen Elastomeren mit einer momentanen Härte Typ A von 45 bis 90 (ASTM D2240-Norm) vorgesehen. Die Proben werden gemäß der Norm ASTM D3182 geformt und ausgehärtet.

Diese Norm legt ein spezifisches Prüfverfahren für die Verwendung der ASD CSR-Vorrichtung fest, einschließlich einer Liste der erforderlichen Geräte und der Qualitätskontrolle für das gesamte System. Diese Norm wurde auf Grundlage von Tests an neuen und bestehenden Proben entwickelt. Bei dieser Methode können gefährliche Materialien, Prozesse und Geräte zum Einsatz kommen. Diese Methode ist nicht dazu gedacht, alle mit ihrer Anwendung verbundenen Sicherheitsprobleme zu lösen. Es liegt in der Verantwortung des Methodenanwenders, vor der Anwendung dieser Methode geeignete Sicherheits- und Gesundheitspraktiken zu etablieren und die Anwendbarkeit gesetzlicher Beschränkungen zu prüfen.

Die Bestimmung der Druckspannungsrelaxation (CSR) von vulkanisiertem Gummi und thermoplastischen Elastomeren ist eine technische Untersuchung, die darauf abzielt, das Spannungsrelaxationsverhalten von Elastomermaterialien im Laufe der Zeit zu verstehen. Die Definition von Elastomer beschreibt Gummi und thermoplastische Elastomermaterialien. Sie werden häufig in Automobilanwendungen, Dichtungen, Schläuchen, Schwingungsdämpfern und ähnlichen Anwendungen eingesetzt. Elastomermaterialien verlieren mit der Zeit unter längerer Belastung ihre innere Spannung, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung führt. Druckspannungsrelaxation (CSR) bezeichnet die allmähliche Freisetzung von aufgebrachter Spannung durch ein Material unter ständiger Verformung.

Die Hauptfaktoren, die die Spannungsreduzierung mit der Zeit unter konstanter Belastung (CSR) beeinflussen, sind:

  • Temperatur
  • Zaman
  • Materialart (Gummi, thermoplastisches Elastomer)
  • Vernetzungsdichte
  • Umgebungsbedingungen (Luft, Öl, Wasser)

SAE J2979, ein von Automobil-Erstausrüstern und Materiallieferanten weit verbreiteter Standard, bietet eine Methode zur Messung des Druckspannungsrelaxationsverhaltens von Elastomermaterialien unter konstanter Verformung mithilfe der Automotive Standard (ASD) CSR Jig. Mit dieser Methode wird gemessen, wie die Dichtkraft (oder Rückstellkraft) in Materialien wie vulkanisiertem Gummi und thermoplastischen Elastomeren unter konstantem Druck und konstanter Verformung mit der Zeit abnimmt.

Die Proben entsprechen den Form- und Aushärtungsprotokollen des ASTM D3182-Standards und können bei Tests zur Bewertung der Langzeitleistung erhöhte Temperaturen oder Flüssigkeitsumgebungen einwirken.

Die ASD CSR-Vorrichtung ist das Herzstück des Verfahrens. Prüflinge bestehen typischerweise aus 12,7 mm dicken Knöpfen, die zwischen starren Druckplatten unter konstanter Verformung zusammengedrückt werden. Für die Prüfungen werden kalibrierte, mit der CSR-Vorrichtung kompatible Druckvorrichtungen sowie eine Kraftmesszelle oder ein Kraftmesssystem zur kontinuierlichen oder intermittierenden Überwachung verwendet.

Diese Methode besteht im Allgemeinen aus den folgenden Schritten:

  • Anfängliche Kompression: Zum Zeitpunkt Null wird auf die Elastomerprobe eine konstante Verformung (Set) ausgeübt.
  • Kraftüberwachung: Die Rückstellkraft wird kontinuierlich (bevorzugt) oder in periodischen Abständen (bei Hochtemperatur-/Flüssigkeitsprüfungen) aufgezeichnet.
  • Relaxationsreaktionskurve: Charakterisiert das CSR-Verhalten durch Aufzeichnen der Kraftreduzierung im Zeitverlauf als Prozentsatz der Anfangskraft.
  • Mehrere Bedingungen: Tests können je nach Alterungs- oder Lebensdauerverhalten des Modells bei unterschiedlichen Temperaturen oder Flüssigkeitseinwirkungsbedingungen wiederholt werden.

Die Norm SAE J2979 ist wichtig, da sie eine konsistente und wiederholbare Methode zur Bewertung des Festigkeitsverlusts von vulkanisiertem Gummi und thermoplastischen Elastomeren unter Druck (Druckspannungsrelaxation) bietet. Diese Eigenschaft ist entscheidend für Dichtungen und andere Elastomerkomponenten in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Industrieindustrie. Diese Norm wird aus folgenden Gründen als wichtig erachtet:

  • Sagt die langfristige Dichtleistung voraus: Um Leckagen zu vermeiden, müssen Dichtungen und Dichtungsringe ihre Druckfestigkeit beibehalten. Mit der Zeit können sich Elastomere entspannen, wodurch die Dichtleistung nachlässt, selbst wenn sie ihre ursprüngliche Form wieder annehmen (d. h. eine geringe Druckfestigkeit garantiert keine Beibehaltung der Festigkeit). CSR-Tests zeigen, wie gut ein Material seine Dichtleistung während des Gebrauchs beibehält, insbesondere bei hohen Temperaturen oder in aggressiven Umgebungen.
  • Verbesserte Materialauswahl: Diese Norm ermöglicht es Ingenieuren, Elastomerformulierungen zu vergleichen und diejenigen auszuwählen, die unter realistischen Betriebsbedingungen die beste Langzeitleistung aufweisen. Dies ist entscheidend, wenn:
    • Automobilantriebe (Motordichtungen, Getriebedichtungen)
    • Komponenten des Kraftstoffsystems
    • HVAC- oder Kühlsysteme
  • Standardisiert die Methode branchenweit: Mit diesem Standard werden die Abmessungen der Testprobe, der Kompressionsgrad, die Verwendung des ASD CSR-Geräts und die Messbereiche standardisiert. Dieser Standard wird von verschiedenen Laboren, Lieferanten und Erstausrüster Dadurch können Ingenieure dieselben Verfahren verwenden. Dies führt zu vergleichbaren Daten, einer besseren Qualitätskontrolle und zuverlässigeren Designentscheidungen.
  • Es geht über einfache Druckverformungstests hinaus: Druckverformungstests messen, wie stark sich ein Material nach der Kompression erholt, geben aber keinen Aufschluss über den Verlust der Dichtkraft im Laufe der Zeit. Der in dieser Norm definierte CSR-Test misst den tatsächlichen Kraftverlust und liefert ein genaueres Bild der tatsächlichen Leistung.
  • Unterstützt Alterungs- und Umweltbeständigkeitstests: Diese Methode kann angepasst werden, um die Leistung von Materialien unter folgenden Bedingungen zu bewerten:
    • Hohe Temperaturen (thermische Alterung)
    • Flüssigkeitseintauchen (chemische Beständigkeit)
    • Lange Laufzeiten (Haltbarkeit)

Dies ist von entscheidender Bedeutung bei der Bewertung von Elastomeren für anspruchsvolle Umgebungen wie Motorräume, wo die Materialien jahrelanger thermischer und chemischer Belastung standhalten müssen.

  • Wird bei der Qualifizierung und Spezifikation verwendet: Viele Erstausrüster der Automobilindustrie verweisen in ihren Materialspezifikationen auf CSR-Anforderungen und der SAE J2979-Standard ist häufig die bevorzugte Testmethode.

Der SAE-J2979-Standard bietet eine detaillierte und reproduzierbare Methode zur Bestimmung der Druckspannungsrelaxationsreaktion von Elastomeren unter bestimmten Verformungs- und Umgebungsbedingungen. Der Einsatz des ASD-CSR-Geräts und spezifischer Verfahrenskontrollen machen ihn zu einem unverzichtbaren Standard für die Entwicklung und Validierung von Dichtungskomponenten in der Automobilindustrie.

Unser Unternehmen unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Evaluierungsaktivitäten. Es verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „SAE J2979 Testmethode zur Bestimmung der Druckspannungsrelaxation (CSR) für vulkanisierten Gummi und thermoplastische Elastomere“ an.

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