熱縮管力學(xué)性能試驗(yàn)方法的研究

航空產(chǎn)品使用的熱收縮管在入廠驗(yàn)收時(shí)力學(xué)性能經(jīng)常不合格，而入廠驗(yàn)收試驗(yàn)是在廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)試片上進(jìn)行的，由于標(biāo)準(zhǔn)試片和熱縮管生產(chǎn)工藝不同，即輻照源不同，所以用標(biāo)準(zhǔn)試片測(cè)試的性能不能真正反應(yīng)出熱縮管的性能，難以驗(yàn)證熱縮管是否合格。這個(gè)問(wèn)題已影響了熱縮管入廠驗(yàn)收和正常裝機(jī)使用。針對(duì)這一問(wèn)題，我們想用熱縮管代替試片直接在拉力機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，這樣可以直接地反映出熱縮管性能是否合格，使測(cè)試方法更加合理。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)，這種方法科學(xué)合理，試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)、可靠。現(xiàn)在，這種方法已經(jīng)作為熱縮管出廠檢驗(yàn)和入廠驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，解決了航空公司科研生產(chǎn)難題，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1 概述

熱收縮材料，又稱高分子形狀記憶材料，主要利用結(jié)晶或半結(jié)晶的高分子材料經(jīng)過(guò)輻射或化學(xué)交聯(lián)后具有“記憶效應(yīng)”的原理而制造出來(lái)的一種高分子功能材料。航空公司某型機(jī)、運(yùn) 12 系列機(jī)上使用的國(guó)產(chǎn)化熱縮管就是這種材料。它由不同材料擠出的薄壁管經(jīng)輻射交聯(lián)、加熱吹脹后冷卻定型而成。它具有遇熱收縮的特性，遇熱時(shí)可收縮到原來(lái)的尺寸，形成緊貼保護(hù)層，用于飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)，起絕緣保護(hù)、標(biāo)志作用。這種材料已應(yīng)用于我公司某型機(jī)、運(yùn) 12 系列機(jī)等各型號(hào)航空產(chǎn)品上，其作用比較重要。

國(guó)產(chǎn)化熱縮管包括聚烯烴熱收縮管、氟橡膠熱收縮管、聚偏氟乙烯熱收縮管。經(jīng)過(guò)十幾年的使用和入廠復(fù)驗(yàn)，電性能一直符合標(biāo)準(zhǔn)，但力學(xué)性能有不合格現(xiàn)象。原標(biāo)準(zhǔn)要求力學(xué)性能由廠家供貨時(shí)帶標(biāo)準(zhǔn)試片，航空公司理化試驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試。

由于標(biāo)準(zhǔn)試片和熱縮管生產(chǎn)工藝不同，即輻照源不同，所以用標(biāo)準(zhǔn)試片測(cè)試的性能不能真正反應(yīng)出熱縮管的性能，并且在入廠復(fù)驗(yàn)時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)試片測(cè)試時(shí)伸長(zhǎng)率經(jīng)常不合格。由于輻照源不同，難以分析是熱縮管不合格還是熱縮管合格，只是標(biāo)準(zhǔn)試片不合格，這個(gè)問(wèn)題已影響了熱縮管入廠驗(yàn)收和正常裝機(jī)使用，耽誤了生產(chǎn)進(jìn)度。

為了解決這一問(wèn)題，我們決定用熱縮管代替試片直接在拉力機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，這樣可以直接地反映出熱縮管性能是否合格，使測(cè)試方法更加合理。

2 調(diào)研分析工作

2.1 過(guò)去熱縮管的生產(chǎn)工藝是采用鈷-60源輻照，鈷-60輻射加工用鈷 -60 源較大，為 15 萬(wàn)居里，鈷 -60 半衰期為 5 年，工業(yè)生產(chǎn)中必須定期補(bǔ)充新源。用鈷 -60 源輻照時(shí)計(jì)量是根據(jù)離源中心的距離確定，有時(shí)由于工作人員疏忽距離測(cè)定不準(zhǔn)，就會(huì)出現(xiàn)計(jì)量高低的誤差，從而影響試片的性能。

2.2 現(xiàn)在大批量生產(chǎn)熱縮管時(shí)使用的輻照源是電子加速器。這種高能電子束流為β- 射線，用β- 射線輻照交聯(lián)高分子材料時(shí)間短、速度快，適合工業(yè)化生產(chǎn)，但電子加速器只能輻照熱縮管，不能輻照標(biāo)準(zhǔn)試片，標(biāo)準(zhǔn)試片只能用鈷 -60 源輻射，也就是說(shuō)熱縮管和標(biāo)準(zhǔn)試片是由不同的輻照源輻照的，這樣不能客觀的判定熱縮管是否合格。

我們參考ASTM D2671-80《標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法電用熱縮性管材》、GB/T528《硫化橡膠拉伸性能的測(cè)定》、GB1040《塑料拉伸試驗(yàn)方法》、某型機(jī)專用標(biāo)準(zhǔn)x-0751- 91《聚烯烴熱收縮制品》x-0753-89《氟橡膠熱縮管和聚偏氟乙烯熱縮管》，對(duì)大量的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并在測(cè)試中心對(duì)三大類兩種形式材料進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，總結(jié)出最佳的試樣形狀及試樣預(yù)處理溫度、時(shí)間等，確定了試驗(yàn)方法。

3 驗(yàn)證試驗(yàn)的情況和結(jié)果

經(jīng)過(guò)近半年的實(shí)際應(yīng)用及試驗(yàn), 其試驗(yàn)結(jié)果均符合某型機(jī)專用標(biāo)準(zhǔn)×-0751-91《聚烯烴熱收縮制品》、×-0753-89《氟橡膠熱縮管和聚偏氟乙烯熱縮管》要求。本試驗(yàn)方法適用于生產(chǎn)檢驗(yàn)，可操作性強(qiáng)，管材直接的力學(xué)性能測(cè)試與原廠家供給試片測(cè)試結(jié)果相近，均可達(dá)到材料標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比如下：

3.1 氟橡膠熱縮管與原廠家供給試片測(cè)試結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表 1。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：×-0753-91《氟橡膠熱縮管和聚偏氟乙烯熱縮管》

技術(shù)要求：拉伸強(qiáng)度：≥12MPa 伸長(zhǎng)率：≥300％

表1 氟橡膠熱縮管與原廠家供給試片測(cè)試結(jié)果對(duì)比

3.2 聚烯烴熱縮管與原廠家供給試片結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表 2。

表2 聚烯烴熱縮管與原廠家供給試片結(jié)果對(duì)比

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：×-0751-89《聚烯烴熱縮制品》

技術(shù)要求：拉伸強(qiáng)度：≥10.2MPa 伸長(zhǎng)率：≥250％

3.3 聚偏氟乙烯熱縮管與原廠家供給試片結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表 3。

表3 聚偏氟乙烯熱縮管與原廠家供給試片結(jié)果對(duì)比

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：×-0753-91《氟橡膠熱縮管和聚偏氟乙烯熱縮管》技術(shù)要求：拉伸強(qiáng)度：≥30.4MPa 伸長(zhǎng)率：≥150％

3.4 聚烯烴改型熱縮管與原廠家供給試片結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表 4。

表4 聚烯烴改型熱縮管與原廠家供給試片結(jié)果對(duì)比

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：×-0751-89《聚烯烴熱縮制品》

技術(shù)要求：拉伸強(qiáng)度：≥8.2MPa 伸長(zhǎng)率：≥250％

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)三年多的實(shí)際應(yīng)用及試驗(yàn)，用熱縮管代替試片進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)的試驗(yàn)方法科學(xué)、合理，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果充分可靠，可操作性強(qiáng)。給航空公司熱縮管的驗(yàn)收及材料出廠檢驗(yàn)提供統(tǒng)一的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

兩種方法測(cè)試結(jié)果相近，均達(dá)到了材料標(biāo)準(zhǔn)要求。

此種試驗(yàn)方法的完成，解決了航空公司科研生產(chǎn)難題，解決了用標(biāo)準(zhǔn)試片測(cè)試不合格時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)，節(jié)省了人力、物力及由于查不清原因耽誤生產(chǎn)的難題，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]ASTM D2671-80 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法電用熱縮性管材.

[2]GB/T528 硫化橡膠拉伸性能的測(cè)定.

[3]GB1040 塑料拉伸試驗(yàn)方法.

[4]×-0751-91 聚烯烴熱收縮制品.