地面运输工具标准——冷却剂系统软管(SAE_J20 )
2022-03-16
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维普资讯 http://www.cqvip.com 36 橡胶参考资料 2005焦 地面运输工具标准 冷却剂系统软管(SAE J20) 宋珂强1 范围 该SAE标准包括了准备在水及乙二醇基发动 机冷却剂系统应用中使用的增强柔性软管。 2 引用标准 2.1适用文本 以下出版物在此处所指定的范围内构成了本 技术说明的一部分。应采用最近出版的SAE出版 物。 2.1.1 SAE出版物 可通过SAE得到。 SAE J1231一用于软管连接器及管接头的成 形胶管端头 SAE J1 508一软管夹具规范 SAE J1610一采用PVT试验设备鉴定软管连 接器密封能力的试验方法 SAE J1638一软管及实心盘的压缩永久变形 SAE J1684一鉴定冷却剂系统软管和材料抗 电化学性能的试验方法 SAE J2370一弯曲软管的几何尺寸及公差 SAE J2387一冷却剂系统软管的尺寸及公差 2.1.2 ASTM出版物 可通过ASTM得到。 ASTM D 380一橡胶软管试验方法 ASTM D 395一橡胶压缩永久变形特性的试 验方法 ASTM D 412一橡胶拉伸特性试验方法 ASTM D 413一橡胶柔性衬层粘合特性试验 方法 ASTM D 471一橡胶特性受流体影响的试验 方法 ASTM D 573一空气烘箱中橡胶老化试验方法 编译 ASTM D¨49一试验箱中的橡胶表面臭氧 龟裂老化试验方法(片状试样) ASTM D 2240一橡胶邵尔硬度试验方法 2.1.3 ISO出版物 可通过ANSI得到。 ISO 9OO1一质量系统一设计、开发、生产、安 装及服务中的质量保证体系 2.1.4汽车工业杂志 可通过AIAG得到。 QS 9OO0一质量系统技术规范 2.2相关出版物 以下出版物仅仅提供相应的资料而不是作为 本文本所要求的部分。 2.2.1 SAE出版物 可通过SAE得到。 SAE J20—1一冷却剂软管(SAE J20的增补内 容,由政府部门用来替换部分的MS 51230) SAE J20—2一冷却剂软管一一般卷绕操作方 式,钢丝支撑软管(SAE J20的增补内容,由政府 部门用来替换部分的MS 51008) 3 软管类型的定义 3.1 SAE 20R1 用于重型场合的重型软管。这一类型可具有 第6.3节中指定的两种壁厚。 3.2 SAE 20R2 工作条件与SAE 20R1相同的重型钢丝嵌入 型柔性软管。 3.3 SAE 20113 般工作条件的加热器软管。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第35卷 第2期 3.4 SAE 20R4 地面运输工具标准——冷却剂系统软管(sAE J2o) 3.6.3 LT 37 J1684中所定义的抗电化学性能。(见第12节)。 般工作条件的散热器软管。 这一低温标识适合于所有类型的软管,从 SAE 20RI到SAE 20R5,要求在低至一55℃温度 的环境中工作。(见第13节)。 3.5 SAE 20R5 般工作条件的钢丝卷绕支撑型软管。 3.7 软管等级 对基于不同等级合成橡胶的胶料作出规定及 标识(见第5.2节试验方法): A级——耐高温 B级——高耐油 C级——中耐油 3.6 SAE 20RXY的软管特别标识 X指软管类型,Y标识可用于具有特殊功能 的软管。如需要可使用多个Y标识。 3.6.1 HT 这一高温标识适合于任何类型的软管,从 SAE 20R1到SAE 20R5,要求在125℃以上温度 的环境中工作。(见第1l节)。 3.6.2 EC D-1级——低耐油,较好使用寿命 D-2级——低耐油,一般使用寿命 D-3级——低耐油,耐高温,优异的使用寿命 E级——低耐油,纤维弹性体复合材料 各类软管的物理性能如表1所示。 这一抗电化学标识适合于任何类型的软管, 从SAE 20R1到SAE 20R5,要求具有如SAE 表1冷却剂系统软管弹性材料及物理性能 1.LT标识的低温弯曲性能则下降至一55℃。 维普资讯 http://www.cqvip.com 38 橡胶参考资料 2005焦 3.8标记 外胶层的外表面应打印出SAE 20RXY名称 (X为软管类型,Y为任一特殊标识,如为“LT”)、 等级、内径规格mm、生产厂家的编码标记以及任 何由用户及生产厂家/供货方商定的其他标识。 建议此标识以不超过380mm的间隔出现在软管 的外胶层的外表面上。 3.8.1 小内径或短软管 如果软管上没有足够的空间打印出所要求的 规格或构造标记,则标记应该由用户及生产厂家/ 供货方商定。 4 尺寸技术规范 几何尺寸及公差技术规范在SAE J2370中 阐述。以下要求为最低标准: 4.1 内层胶及外层胶厚度 内胶层的最低厚度应为1.6ram,而外层厚度 最低应0.8mm。 注:该要求不适用于没有明显的内胶层及外 产层结构的软管。 4.1长度公差 a.直软管——除了用户或生产厂家有其他 规定外,将采用工业公差。见表2。 表2长度公差 b.曲型软管——臂长公差,测量从一端到最 近的中线的交点,应如表3所示。 表3臂长公差 4.3一般形位公差,曲型软管 确定弯曲交点位置及中线半径的尺寸决定了 软管的理论设计中线。软管实际外轮廓必须在各 个平面上保持与软管理论设计外轮廓相差不超过 9.6mm。为进行软管检验,软管端头在检验之前 应先按理论设计位置放好(可能要对软管由于操 作或装运过程而造成的弯形进行弯曲校正)。应 采用SAE臂长公差。 这些公差不仅仅用于外形公差,还适用于所 有弯臂和管体长度。含有一个以上弯臂或管体长 度的外形尺寸仅作为参考并且无公差规定。曲型 软管弯曲部位的壁厚可以与直管壁厚有不超过 33 的差别。 在要求有组装工作对齐标记时,建议采用图 1中的基本标识: 图1对齐标记 对齐标记的定位和/或其他资料应由用户及 生产厂家决定。 4.4扩张端 当一端软管扩张时,扩张端的内径通常应不 超过软管其余部分内径的3O 9/6。在计算公差时 应考虑扩张端的弯臂长度。通常扩张端的壁厚会 改变。 4.5端头垂直度 软管端头表面各点必须在与软管坐标相垂直的 两平面所构成的公差带以内。公差带由表4确定。 表4端头垂直度 4.6联接处的光洁度和圆度 冷却剂软管的使用者应采用各种措施使联接 处尽量平滑并使圆度达到要求(参照SAE J1231)。 4.7卡箍 参照SAE儿508的有关可用的卡箍类型。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第35卷 第2期 地面运输工具标准——冷却剂系统软管(SAE J2O) 39 5 物理试验要求及程序 5.1 制成品 5.1.1 粘合强度 当可适用时,采用ASTM D413试验程序。 所有弹性体或弹性材料覆盖层之间最低要求为 1400N/m。 5.1.2低温屈挠性能 对于内径小于等于25.4ram的软管,试样应 该由完整长度能够满足进行如下所述试验所要求 的软管组成:应将软管在表1中的所规定温度的 冷冻箱中放置5h。然后应在冷冻箱中将软管在 4s内从中线弯过180度,弯曲半径达到10倍于 软管的最大外径。软管应不破碎并在内胶层或外 胶层上不出现任何龟裂或破碎现象。 对于内径大于25.4mm的软管,应采用整条软 管中的一部分作为试样,其长度为25.4mm。应将 试样及试验夹具在按表1中所规定温度的冷冻箱 中放置5h。然后应在4s内将软管在两平板间压缩 至其初始内径的50%。试样应无龟裂或裂纹。在 整个试验过程中试验夹具应在冷冻箱内。 注意:对于LT软管,参照第13节的低温屈 挠性能的具体技术规范。 5.1.3 臭氧试验及技术规范 可适用时,采用ASTM D 1149试验程序。 对于内径小于等于25.4ram的软管,软管试 样长度应该能够满足环绕一个直径等于指定试样 外径8倍的芯轴。两端应在交叉处用漆包铜线或 铝线系住。固定之后,应将试样在标准试验室试 验温度下的无臭氧空气中停放24h。随后应将固 定了的试样放入含有50±5mPa分压的臭氧的 40℃±1℃温度下的试验箱内。 暴露lOOh后,取出试样,并使其在标准试验 室试验温度下冷却,然后在7倍放大镜下进行外 观检查。除金属线直接接触部位外试样不能出现 任何龟裂,金属线直接接触部分可以忽略。 对于内径大于25.4ram的软管,应从完整的 软管上割取12.7ram×100ram的条试样,并将试 样环绕(外层胶朝外)一直径为12.7ram的芯轴 上绑扎住。用前面所指定的同样的方法放置,并 采用同样的条件及技术规范。这一试验仅适用于 外胶层,暴露的内胶层上的或外胶层切口边缘处 的龟裂应忽略。 5.1.4折曲试验(这一试验仅适用于SAE 20R3 软管,对成型软管不建议采用) (1) 试验程序 将一段软管试样在标准试验室试验温度下放 置至少2h。在试样长度的大约中央处测量其最 小外径。当一软管的长度能够满足时,可以允许 并建议使用超长的试样以尽量减少操作变化和过 度弯曲的影响。将软管的一端插入一个试验夹具 的孔中,小心弯曲软管(以自然弯曲的方向)并将 软管的另一端插入试验夹具的另一个孔中。不要 过度弯曲或以剧烈的动作弯曲软管以避免过度折 曲或塌陷。在30s内,测量在塌陷最大点的最小 直径。 (2) 试验夹具 应该由25.4ram的平板组成,板上钻有不超 过软管外径1.6ram的孔,并按规定的中心距将 孔分开。 (3)试验技术规范 见表5。 表5 SAE 20R3软管折曲试验技术规范 5.1.5 真空塌陷试验 在实际操作时,整条软管应按表6A和6B的 规定进行试验。在施加真空15S到30s的期间 内,最小外径减少应不超过20 。 5.1.6 爆破 这一试验应按照ASTM D 380要求在直的 软管上进行,以满足表6A和6B中的要求。 对于20R3和20R4曲型软管,可使用引用同 样的标准,此外应在单独的弯型软管上进行试验, 软管的一端自由并不加束缚,施加压力的速率应 在2.0~7.0MPa/min之间。所有的HT软管将 采用老化后的爆破技术规范(第11.22节)。 5.1.7 压力振荡及温度或压力及温度试验 这一试验应在用户与生产厂家/供货方协商 致时采用,使用SAE J1610作为参照试验方 法。如果需要,经用户与生产厂家,/供货方协商一 致可修改试验限制。 维普资讯 http://www.cqvip.com 40 橡胶参考资料 2005年 6 1.72 33.8 7 1.72 33.8 8 1.72 33.8 9 1.72 33.8 1O 1.72 33.8 1.24 13 1.72 33.8 1.17 16 1.72 27.O l_1O 19 1.38 23.6 1.O3 22 2S 1.21 2O.3 O.97 O.97 29 32 l_21 16.9 O.9O O.9O 35 38 O.83 O.83 41 44 O.76 O.76 51 O.69 O.69 57 O.62 O.62 60 64 O.55 O.55 70 O.48 76 O.41 83 O.34 89 O.27 1O2 注:对于软管规格为所列规格之间的软管,要采用下面一个较大规格的值维普资讯 http://www.cqvip.com 第35卷 第2期 地面运输工具标准——冷却剂系统软管(SAE J2O) 41 5.2通过从软管上取下的试样获得其物理性能 见ASTM D 380程序。 注:对于20R5软管,试样由管头上获取。 5.2.1硬度 硬度应采用邵尔A硬度计按ASTM D 2240 标准测量。 5.2.2拉伸强度及拉断伸长率 按照ASTM D 412标准进行试验。 5.2.3烘箱老化 应符合ASTM D 573标准。 5.2.4冷却剂浸泡 经过在水冷回流冷凝器下保持在沸点的下列 混合物浸泡之后,要观察体积、拉伸强度、伸长率 及硬度变化情况。要根据需要补充蒸馏水以保持 试验期间的液面水平。 a.1/2体积的蒸馏水 b.1/2体积的经供货方和用户双方认可的乙 二醇基冷却剂 应按照相应的ASTM方法进行拉伸强度、拉 断伸长率、硬度及体积变化的测量。 5.2.5油浸泡 应执行ASTM D 471。 5.2.6压缩永久变形 应按照ASTM D395,方法B进行试验。对 于外胶层试样,厚度为8.9mm±lmm,不超过7 层。对于胶管试样,厚度为12.7mm±1mm,不超 过7层。当厚度不能满足要求时,采用在与软管 类似的加工条件下加工而成的标准ASTM试片。 注意:在经过用户和生产厂家双方认可的前 提下,可以考虑将SAE]1638作为替代试验方 法。 6 SAE 20R1重型条件类型 6.1范围 这种类型的软管主要使用在以柴油机机车为 典型的重型工作条件的应用中。软管要经受较高 压力系统的作用。需要时,可以在软管的内胶层 中采用一种等级的材料而在外胶层中采用另一等 级材料来达到要求。在此情况下,应采用针对各 个部件指定的物理性能要求。 6.2增强材料 增强材料可由多层织物或帘线织物,或者单 层或多层针织、编织或缠绕纱线组成,并且这种软 管应满足表6A中所指出的最小爆破及真空技术 要求。 6.3 尺寸 对于规格小于5lmm的软管其内径公差为 ±0.8mm,而对于大于等于5lmm的规格其内径 公差则为±1.6ram。标准壁厚软管的壁厚范围 是4.3~5.6ram。重型壁厚软管的壁厚范围是 5.8~7.1mm。这样尺寸应在无搭接部分测量。 7 SAE 20R2重型内嵌钢丝型 7.1 范围 这种类型的软管除利用单股或多股钢丝螺旋 线嵌人软管壁内之外与SAE 20RI软管类似。软 管要经受高真空及/或某些弯曲作用力。 7.2增强材料 典型的增强材料为多层织物或帘线织物,或 者单层或多层针织、编织纱线以及钢丝螺旋线,从 而使软管满足表6A中所指出的最小真空及爆破 压力要求。 7.3 尺寸 对于规格小于5Imm的软管其内径公差为 ±0.8mm,而对于大于等于5Imm的规格其内径 公差则为±I.6mm。软管端钢丝部分之外的壁 厚范围是4.3~6.4ram。 8 SAE 20R3加热器软管 8.1 范围 这种类型的软管用于在地面车辆的冷却循环 系统中加热器系统与其他部件的连接。 8.2增强材料 典型的增强材料由一层或多层机织、针织、编 织或缠绕纱线或E级材料构成,从而软管应满足 表6B中所指出的最小真空及爆破压力要求。 维普资讯 http://www.cqvip.com 42 橡胶参考资料 2OO5焦 经生产厂家和用户认可。以下所列之外的公差和 8.3尺寸及公差 尺寸必须经生产厂家和用户认可。表7中的值为 标准壁厚尺寸及工业用公差。如果要求薄壁尺寸 或精密公差,参照SAE J2387。 目标尺寸及公差如表7所示。测量方法必须 经生产厂家和用户认可。由于软管的扩张端可能 导致壁厚改变,因而扩张端的外径和公差也必须 表7 SAE 20R3的标准尺寸及工业公差 1.目标外径应用一个等于规定最大内径的塞规测量。 9 SAE 20R4通用型散热器软管 9.1 范围 壁厚及公差为4.95ram±0.65ram(4.3~ 5.6mm),而规格大于等于5O.8mm的软管则为 5.35ram±1.05mm(4.3~6.4mm)。 这是一种用于车用发动机的冷却剂循环系统 的软管,通常称为散热器软管。当要求耐真空塌 陷时,如果需要可规定嵌入一根螺旋钢丝。 9.2增强材料 10 SAE 20R5通用型钢丝支撑波纹 软管 10.1 范围 这是一种用于车用发动机冷却剂循环系统的 钢丝加强软管,通常称为通用型软管。这种软管 由带平直端部的波纹部分构成。软管应在波纹部 分包含有一股或多股螺旋钢丝。 10.2增强材料 典型的增强材料由一层或多层机织、针织、编 织、或缠绕纱线或E类材料构成,从而软管能满 足表6B中所指出的最小真空及爆破压力要求。 9.3 尺寸 典型的增强材料由一层或多层的机织或帘 目标尺寸及公差如第9.3.1节中所示。测量 方法必须经生产厂家和用户认可。由于软管的扩 张端可能导致壁厚改变,因而扩张端的外径和公 差也必须经生产厂家和用户认可。以下列表以外 的公差和尺寸必须经生产厂家和用户认可。由于 线、编织、或缠绕纱线构成,软管必须满足表6B 中所列出的最小爆破技术要求。 10.3 尺寸 内径公差为±0.8~一1.6mm。壁厚范围为 3.6~4.8mm。 在接近端头处弯折可能导致软管壁厚产生变化, 因此所列出的壁厚将是相距9O度读取的4个数 值的平均值。第9.3.1节中所示的值为标准壁厚 的尺寸及公差。如要求薄壁尺寸或精密公差,参 照SAE J2387。 9.3.1尺寸及公差 11 高温工作软管HT 11.1 范围 任何要求在125℃以上的环境温度中工作的 SAE 20R1到ASE 20R5型软管,字符HT将用 来指出这一新的技术要求,例如,SAE 20R1HT 型A级标准壁厚。 对于规格小于70ram的软管其内径公差为 ±0.8mm,对于大于等于70mm的规格其内径公 差则为±1.6mm。规格小于5O.8mm的软管的 维普资讯 http://www.cqvip.com 第35卷 第2期 11.2技术规范 l1.2.1 内胶层和外胶层 地面运输工具标准——冷却剂系统软管(sAE J20) 1 SAE 20R1到SAE 20R5型软管。字符LT将用 来说明这一技术要求,例如,SAE 20R1LT型A 级标准壁厚。 13.2技术规范 内胶层和外胶层必须由A级或D一3级材料 制成。 11.2.2老化后的爆破 试验频率为QS 9000规定的每年最少数量。 13.2.1耐振动性能 在经过150℃空气烘箱内的168h老化之后, 纱线或织物增强材料必须使软管能通过相应的表 中所指定的最小爆破压力要求。 仅适用于SAE 20R2型钢丝内嵌软管。应适 用第5.1.7节的技术要求,采用SAE J1610,1号 1 2 EC型耐电化学软管 12.1 范围 试验程序作为推荐操作规程。 13.2.2 密封压力 该试验应按照ASTM D 380规定,采用等于 表6A和6B中爆破压力的5O 的压力,在直的软 管上进行。对于20R3及2oR4曲型软管,同样参 考使用,此外试验应在单独的曲型软管上进行,软 管的一端自由并不加束缚,并且施加压力的速率 应在2.0~7.0MPa/min之间。 13.2.3低温弯曲性能 任何要求具有耐电化学性能的SAE 20RI到 SAE 20R5型软管。字符EC将用来指出这一技 术要求,列如,SAE 20RI EC。 12.2技术规范 软管应按照SAE J1684标准进行试验。应 利用试验方法1确定软管总成的耐电化学性能。 试验温度应为一55℃。按第5.1.2节规定试 验。 13 LT型低温工作软管 13.1 范围 任何要求在一55℃以下的温度环境中工作的 热塑性硫化胶 据ZeonChemical L.P.称,Zeotherm 100—70B 的邵尔A硬度为75,且耐热耐油。汽车工业市场 期望Zeo therm热塑性硫化胶(TPV)能连续 (3000h)耐150℃~175℃。像其他Zeotherm 100 系列的品极一样,该产品与聚酰胺(尼龙)和聚酯 共模压粘合时,具有优越的粘合性能。低邵尔硬 度的Zeotherm 100—70B在要求手感柔软及类似 橡胶般柔软的密封和把手制品方面是理想材料。 可着色弹性体 这里介绍的透明弹性体可与聚丁二烯,聚异 戊二烯橡胶,丁苯橡胶,丁二烯一异戊二烯一丁二烯 橡胶,异戊二烯一苯乙烯橡胶,或天然橡胶和聚丁 烯操作油一起共硫化。着色胶料的性能足以在鞋 底或汽车轮胎中起到补强的作用。最好是两种透 明的和可着色的弹性体组分包括至少一种c 一G 异烯烃和对一甲基苯乙烯共聚物,白炭黑,以及高 顺式一聚丁二烯橡胶。 ((Journal of Elastomer&Plastics》Vo1.26。 NO.3。186 其应用包括动态/旋转密封和弹性体连接器,尼龙 共模压配件如进气管和高抓着力工具。 《Rubber World》Vo1.231,No.1。73