SAE J2979 測定硫化橡膠和熱塑性彈性體壓縮應力鬆弛 (CSR) 反應的測試方法

美國汽車工程師協會 (SAE) 制定的「SAE J2979 硫化橡膠和熱塑性彈性體壓縮應力鬆弛 (CSR) 反應測定試驗方法」標準，描述了使用汽車標準 (ASD) CSR 夾具，並採用適當的試驗設備、配置和程序進行壓縮應力鬆弛 (CSR) 測試的方法。該標準定義了必要的設備、試驗操作指南以及結果產生和數據分析的格式。

本標準規定了確定直徑為 12,7 毫米的按鈕在暴露於高溫或液體後，在室溫下定期測量夾在 ASD CSR 夾具中並發生恆定變形的反作用力損失的測試程序和條件。

本標準適用於測試瞬時A型硬度為45至90（ASTM D2240標準）的硫化橡膠及熱塑性彈性體。試樣的成型和固化符合ASTM D3182標準。

本標準規定了使用 ASD CSR 夾具的特定測試方法，包括所需設備清單以及整個系統的品質控制。本標準是基於對新舊樣品的測試而製定。此方法可能涉及危險材料、製程和設備。此方法並非旨在解決與其使用相關的所有安全問題。方法使用者有責任在使用此方法之前建立適當的安全和健康規範，並確定法規限制的適用性。

測定硫化橡膠和熱塑性彈性體的壓縮應力鬆弛 (CSR) 反應是一項技術研究，旨在了解彈性體材料隨時間推移所經歷的應力鬆弛行為。彈性體的定義描述了橡膠和熱塑性彈性體材料。它們廣泛應用於汽車應用、密封件（墊圈）、軟管、減震器和​​類似應用。彈性體材料在長期負荷下會逐漸失去內部應力，導致功能下降。壓縮應力鬆弛 (CSR) 是指材料在持續變形的情況下逐漸釋放施加的應力。

影響恆定應變（CSR）下應力隨時間減少的主要因素為：

• 溫度
• 扎曼
• 材料種類（橡膠、熱塑性彈性體）
• 交聯密度
• 環境條件（空氣、油、水）

SAE J2979 是汽車原始設備製造商和材料供應商廣泛使用的標準，它提供了一種使用汽車標準 (ASD) CSR 夾具測量彈性體材料在恆定變形下的壓縮應力鬆弛行為的方法。此方法測量硫化橡膠和熱塑性彈性體等材料在恆定壓力和恆定變形下，其密封力（或恢復力）如何隨時間降低。

樣品符合 ASTM D3182 標準成型和固化協議，測試可能包括暴露在高溫或液體環境中以評估長期性能。

ASD CSR 夾具是此程式的核心。測試樣品通常由直徑 12,7 毫米的按鈕組成，這些按鈕被壓縮在剛性壓板之間，並產生恆定的變形。測試中使用與 CSR 夾具相容的校準壓縮夾具以及能夠連續或間歇監測的稱重感測器或測力系統。

此方法一般包括以下步驟：

• 初始壓縮：在時間零點時對彈性體樣品施加恆定的變形（集合）。
• 力監測：連續記錄恢復負載（首選）或定期記錄（用於高溫/液體測試）。
• 鬆弛響應曲線：透過繪製力隨時間的減少量（佔初始力的百分比）來表徵 CSR 行為。
• 多種條件：根據模型的老化或使用壽命行為，可以在不同的溫度或液體暴露條件下重複測試。

SAE J2979 標準的重要性在於，它提供了一種一致且可重複的方法來評估硫化橡膠和熱塑性彈性體在壓力作用下強度隨時間推移的損失情況（這種行為稱為壓縮應力鬆弛）。這項特性對於汽車、航空航太和工業應用中使用的密封件、墊圈和其他彈性體部件至關重要。此標準的重要性體現在以下幾個方面：

• 預測長期密封性能：為防止洩漏，密封件和墊圈必須保持抗壓強度。隨著時間的推移，彈性體會鬆弛，即使恢復到原始形狀，密封強度也會降低（即低抗壓強度並不能保證強度維持）。 CSR 測試顯示材料在使用過程中（尤其是在高溫或腐蝕性環境下）保持密封強度的能力。
• 改進材料選擇：此標準可讓工程師比較彈性體配方，並選擇在實際使用條件下表現出最佳長期性能的配方。這在以下情況下至關重要：
  • 汽車動力傳動系統（引擎密封件、變速箱密封）
  • 燃油系統部件
  • HVAC 或冷卻系統
• 在整個行業內實現方法標準化：該標準對測試樣品尺寸、壓縮程度、ASD CSR 儀器的使用以及測量範圍進行了標準化。該標準適用於不同的實驗室、供應商和 原始設備製造商 這使得工程師能夠使用相同的程序，從而獲得可比較的數據、更好的品質控制和更可靠的設計決策。
• 它超越了簡單的壓縮永久變形測試：壓縮永久變形測試測量的是材料在壓縮後的恢復程度，但並不能顯示密封力隨時間推移的損失程度。本標準定義的CSR測試測量的是實際的力的減少量，能夠更準確地反映實際性能。
• 支援老化和耐環境性測試：此方法可用於評估材料在以下條件下的性能：
  • 高溫（熱老化）
  • 液體浸泡（耐化學性）
  • 長期（耐用性）

這對於評估引擎室等高要求環境中的彈性體至關重要，因為材料必須承受多年的熱應力和化學應力。

• 用於資格認證和規範：許多汽車原始設備製造商在其材料規範中參考 CSR 要求，而 SAE J2979 標準通常是首選的測試方法。

因此，SAE J2979 標準提供了一種詳細且可重複的方法，用於測定彈性體在特定變形和環境條件下的壓縮應力鬆弛反應。 ASD CSR 設備的使用以及特定的程序控制使其成為汽車密封件開發和驗證不可或缺的標準。

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