SAE J2979 测定硫化橡胶和热塑性弹性体压缩应力松弛 (CSR) 响应的测试方法

美国汽车工程师协会 (SAE) 制定的“SAE J2979 硫化橡胶和热塑性弹性体压缩应力松弛 (CSR) 响应测定试验方法”标准，描述了使用汽车标准 (ASD) CSR 夹具，并采用适当的试验设备、配置和程序进行压缩应力松弛 (CSR) 测试的方法。该标准定义了必要的设备、试验操作指南以及结果生成和数据分析的格式。

本标准规定了确定直径为 12,7 毫米的按钮在暴露于高温或液体后，在室温下定期测量夹在 ASD CSR 夹具中并发生恒定变形的反作用力损失的测试程序和条件。

本标准适用于测试瞬时A型硬度为45至90（ASTM D2240标准）的硫化橡胶和热塑性弹性体。试样的成型和固化符合ASTM D3182标准。

本标准规定了使用 ASD CSR 夹具的特定测试方法，包括所需设备清单以及整个系统的质量控制。本标准基于对新旧样品的测试而制定。此方法可能涉及危险材料、工艺和设备。此方法并非旨在解决与其使用相关的所有安全问题。方法使用者有责任在使用此方法之前建立适当的安全和健康规范，并确定法规限制的适用性。

测定硫化橡胶和热塑性弹性体的压缩应力松弛 (CSR) 响应是一项技术研究，旨在了解弹性体材料随时间推移所经历的应力松弛行为。弹性体的定义描述了橡胶和热塑性弹性体材料。它们广泛应用于汽车应用、密封件（垫圈）、软管、减震器和类似应用。弹性体材料在长期负载下会逐渐失去其内部应力，导致功能下降。压缩应力松弛 (CSR) 是指材料在持续变形的情况下逐渐释放施加的应力。

影响恒定应变（CSR）下应力随时间减少的主要因素是：

• 温度
• 扎曼
• 材料类型（橡胶、热塑性弹性体）
• 交联密度
• 环境条件（空气、油、水）

SAE J2979 是汽车原始设备制造商和材料供应商广泛使用的标准，它提供了一种使用汽车标准 (ASD) CSR 夹具测量弹性体材料在恒定变形下的压缩应力松弛行为的方法。该方法测量硫化橡胶和热塑性弹性体等材料在恒定压力和恒定变形下，其密封力（或恢复力）如何随时间降低。

样品符合 ASTM D3182 标准成型和固化协议，测试可能包括暴露在高温或液体环境中以评估长期性能。

ASD CSR 夹具是该程序的核心。测试样品通常由直径 12,7 毫米的按钮组成，这些按钮被压缩在刚性压板之间，并产生恒定的变形。测试中使用与 CSR 夹具兼容的校准压缩夹具以及能够连续或间歇监测的称重传感器或测力系统。

该方法一般包括以下步骤：

• 初始压缩：在时间零点时对弹性体样品施加恒定的变形（集合）。
• 力监测：连续记录恢复负载（首选）或定期记录（用于高温/液体测试）。
• 松弛响应曲线：通过绘制力随时间的减少量（占初始力的百分比）来表征 CSR 行为。
• 多种条件：根据模型的老化或使用寿命行为，可以在不同的温度或液体暴露条件下重复测试。

SAE J2979 标准的重要性在于，它提供了一种一致且可重复的方法来评估硫化橡胶和热塑性弹性体在压力作用下强度随时间推移的损失情况（这种行为称为压缩应力松弛）。这一特性对于汽车、航空航天和工业应用中使用的密封件、垫圈和其他弹性体部件至关重要。该标准的重要性体现在以下几个方面：

• 预测长期密封性能：为防止泄漏，密封件和垫圈必须保持抗压强度。随着时间的推移，弹性体会松弛，即使恢复到原始形状，密封强度也会降低（即低抗压强度并不能保证强度保持）。CSR 测试表明材料在使用过程中（尤其是在高温或腐蚀性环境下）保持密封强度的能力。
• 改进材料选择：该标准允许工程师比较弹性体配方，并选择在实际使用条件下表现出最佳长期性能的配方。这在以下情况下至关重要：
  • 汽车动力传动系统（发动机密封件、变速箱密封件）
  • 燃油系统部件
  • HVAC 或冷却系统
• 在整个行业内实现方法标准化：该标准对测试样品尺寸、压缩程度、ASD CSR 仪器的使用以及测量范围进行了标准化。该标准适用于不同的实验室、供应商和 原始设备制造商 这使得工程师能够使用相同的程序，从而获得可比较的数据、更好的质量控制和更可靠的设计决策。
• 它超越了简单的压缩永久变形测试：压缩永久变形测试测量的是材料在压缩后的恢复程度，但并不能表明密封力随时间推移的损失程度。本标准定义的CSR测试测量的是实际的力的减少量，能够更准确地反映实际性能。
• 支持老化和耐环境性测试：此方法可用于评估材料在以下条件下的性能：
  • 高温（热老化）
  • 液体浸泡（耐化学性）
  • 长期（耐用性）

这对于评估发动机舱等高要求环境中的弹性体至关重要，因为材料必须承受多年的热应力和化学应力。

• 用于资格认证和规范：许多汽车原始设备制造商在其材料规范中参考 CSR 要求，而 SAE J2979 标准通常是首选的测试方法。

因此，SAE J2979 标准提供了一种详细且可重复的方法，用于测定弹性体在特定变形和环境条件下的压缩应力松弛响应。ASD CSR 设备的使用以及特定的程序控制使其成为汽车密封件开发和验证不可或缺的标准。

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