Analyse des Entwicklungsstandes beschleunigter Alterungsprüfnormen für nichtmetallische Werkstoffe i

Flugkörperwaffen sind ein relativ spezielles Produkt mit den Eigenschaften "Langzeitlagerung und Einmalgebrauch". Wichtige taktische technische Indikatoren. Ein erheblicher Teil der wichtigen strukturellen und funktionellen Komponenten von Flugkörperwaffen sind nichtmetallische Materialien und deren Produkte, die leicht altern. Daher sind sie das schwache Glied im langfristigen Lagerungsprozess von Raketenwaffen und -ausrüstung und anderen Produkten und sind auch wichtige Determinanten der Lagerfähigkeit von Raketenwaffen.

 

Obwohl nichtmetallische Materialien leicht altern, ist der Alterungszyklus lang, im Allgemeinen bis zu mehreren Jahren oder mehr als zehn Jahren, daher möchten wir die Alterungsdaten unter natürlicher Lagerung erhalten Bedingungen Nicht realistisch. In den 1920er Jahren kam der Gerr-Ofen auf den Markt und das Heißluft-Testverfahren für beschleunigte Alterung wurde entwickelt [1], das es ermöglichte, in kurzer Zeit Daten zur Materialalterung zu erhalten. Im nächstenFast 90 Jahre Entwicklung, die beschleunigte Alterung führte mich allmählich in die Testmethode von Feuchtigkeit und Hitze, die beschleunigte Alterungstestmethode von Ozon, die beschleunigte Alterungstestmethode von Sauerstoffbombe, die beschleunigte Alterungstestmethode von künstlichem Klima usw. ein erschienen, und auch verschiedene beschleunigte Alterungstestmethoden werden immer ausgereifter und perfekter. . Dieses Papier fasst die Prüfnormen für die beschleunigte Alterung nichtmetallischer Werkstoffe im In- und Ausland kurz zusammen und analysiert die Prüfnormen im In- und Ausland vergleichend.

 

Theoretische Grundlagen der beschleunigten Alterungstesttechnologie:

Für die thermische Sauerstoffalterung von nichtmetallischen Materialien wie Gummi und Kunststoff wird angenommen, dass der Alterungsprozess in etwa dem Gesetz der Reaktionskinetik erster Ordnung gehorcht. Zu diesem Zeitpunkt sind die Alterungsreaktionsrate k und die Umgebungstemperatur To ovstimmen mit der Arrhenius-Gleichung [2] überein:

Außer Temperatur Der durch Umweltbelastungen (zB feuchte Hitze, Strahlung in Energie etc.) bedingte Alterungsprozess kann ebenfalls beschleunigt werden B. durch Erhöhen der Umweltbelastung, so dass Alterungsdaten in relativ kurzer Zeit erhalten werden können.

 

Entwicklungsstand ausländischer beschleunigter Alterungsteststandards für nichtmetallische Materialien:

Weil nichtmetallische Materialien in verwendet werden Luftfahrt, Luft- und Raumfahrt, Schiffe, Mit der breiten Anwendung der Elektronik, insbesondere im Bereich Waffen, haben die von den Vereinigten Staaten und Russland vertretenen Militärmächte sehr früh die Entwicklung und Erforschung beschleunigter Alterungstests für nichtmetallische Materialien durchgeführt, eine Menge angesammelt Erfahrungsschatz und relativ vollständige relevante Prüfnormen formuliert.

Die früheste beschleunigte Alterungstesttechnologie ist die beschleunigte Heißluftalterungsmethode. LongdurDie beschleunigte Alterung und Vergleichsstudien von natürlichen Alterungstests zeigen, dass die beschleunigte Alterung durch Heißluft der natürlichen Alterung am nächsten kommt. Daher ist die beschleunigte Heißluftalterung eine der am weitesten verbreiteten beschleunigten Alterungstechnologien, wie ISO188-1998[4], DIN 53508[5], NF T 46-004[6], K 6301-1975[7], BS 903:Teil A19:1975[8], ASTM D2307-01[9], ASTM D3045-92(R03)[10] usw. definieren jeweils die Teststandards für die beschleunigte Heißluftalterung für nichtmetallische Materialien wie vulkanisierten Gummi und Elastomere, Kunststoffe und isolierte Drähte. Der in diesen Normen vorgeschriebene Heißluft-Alterungstest besteht darin, die nichtmetallische Probe bei einer höheren Temperatur in einem Ofen für eine bestimmte Zeit zu altern und die Leistungsänderung der Probe zu messen.

Bei einigen nichtmetallischen Materialien in einer bestimmten Umgebung ist die Alterung nicht nur der Reaktionsprozess zwischen dem Material und der SäureStaub in der Luft. Wasserdampf dringt in die Materialstruktur ein und beschleunigt die thermische Sauerstoff- und Ozonalterung; machen das Material Diffusionsverlust von Zusatzstoffen; Förderung von halogenhaltigen Ketten zur Freisetzung von Halogenwasserstoff; sogar Hydrolyse von Materialien. Auch das Ausland hat entsprechende Standards für diesen Alterungsmechanismus formuliert, wie z. B. ISO 4611-1987 [11], ГОСТ 9.045 [12] usw.

Einige nichtmetallische Materialien, die im Freien verwendet werden müssen, um a lange Zeit die kombinierten Wirkungen von Licht, Sauerstoff, Feuchtigkeit, Wärme und anderen Faktoren des natürlichen Klimas erlebt haben. In diesem Fall kann ein einzelner Stress-Beschleunigungstest den Alterungsprozess nicht mehr genau wiedergeben. Ausländische Länder haben auch relevante Standards für diesen Alterungsmechanismus herausgegeben, wie ASTM G152[13], ГОСТ 9.045[12], ASTM G155[14], SAE J1885[15], ASTM G154[16] usw., die Xenonlampen simulieren und fluoreszierende Infrarotlampe und beschleunigen die natürliche vAlterungsprozess von Materialien.

Darüber hinaus wurden auch Standards für beschleunigte Alterungsmethoden für einige spezielle Arbeitsbedingungen oder Lagerumgebungen formuliert, wie z 53508[5], K 6301-1975[7] , ISO 188-1998[4] usw.

Entwicklungsstand nationaler beschleunigungsbewerteter Alterungsprüfnormen für Nicht- Metallische Materialien:

In China, nach mehr als 50 Jahren Entwicklung, beschleunigte Alterungstesttechnologie für nichtmetallische Materialien. Die Forschung hat auch bestimmte Ergebnisse erbracht, und einige relevante Teststandards wurden formuliert. Diese Normen erfüllen in gewissem Umfang die Anforderungen zur Bestimmung der Alterungsdaten und -eigenschaften von nichtmetallischen Werkstoffen.

3.1 Beschleunigte Alterungsteststandards für unterschiedliche Umweltbelastungen

Entsprechend der unterschiedlichen beschleunigten Belastung, die frischTeststandards für beschleunigte Alterung, die derzeit in China formuliert sind, die am weitesten verbreiteten Teststandards für beschleunigte Alterung mit Heißluft, wie GB/T 3512-2001[17], GB/T 7141-2008[18] und GB/T 464

—2008[19], entsprechend den unterschiedlichen Eigenschaften von vulkanisiertem Gummi, Kunststoff und Pappe wird festgelegt, dass die drei sollten in einem Ofen unter Normaldruck erhitzt werden Prüfnormen für Luftalterungsprüfungen; Es gibt Alterungsteststandards bei feuchter Hitze für feuchte und heiße Lagerumgebungen, wie GB/T 15905-1995[20] und GB 2574-1989[21], die jeweils die Leistung von vulkanisiertem Gummi und glasfaserverstärktem Kunststoff in verschiedenen feuchten Umgebungen spezifizieren Umgebungen . Für die meisten nichtmetallischen Werkstoffe wie Gummi, Kunststoffe und Beschichtungen gibt es auch Normen für die Prüfung durch künstliches klimabeschleunigtes Altern, wie z. B. GB/T 14522-2008[22] usw. Darüber hinaus wurden einige umfassende Normen formuliertErde, die beschleunigte Alterungstestverfahren und technische Details bestimmter Materialien unter unterschiedlichen Umweltbelastungen festlegen. Beispielsweise eignet sich GB/T 24135-2009[23] zur Bewertung der beschleunigten Alterungsleistung von gummi- oder kunststoffbeschichteten Stoffen unter Heißluft, feuchter Hitze bzw. Reagenzglaserwärmung. GB/T 2951.12-2008[24] spezifiziert die Isolierung und GB/T 2573-2008[25] spezifiziert die Teststandards für Luftexpositionstest, Alterungstest bei feuchter Hitze und Wasserbeständigkeits-Eintauchtest von glasfaserverstärkten Kunststoffen. .

 

3.2 Beschleunigte Alterungsteststandards für verschiedene Materialien

Es wird durch verschiedene Materialien unterschieden. Derzeit ist vulkanisierter Kautschuk häufiger in nationalen Prüfnormen für beschleunigte Alterung und thermoplastischen Kautschuk, wie GB/T 20028-2005[26], GB/T 3512-2001[17] und GB/T 15905-1995[20] usw., jeweils für die Lebensdauerschätzung und das Maximumal Verwendung von vulkanisiertem und thermoplastischem Gummi Prüfnormen für Temperatur, Heißluftalterung und Feuchtwärmealterung; für andere Materialien gibt es Standards für beschleunigte Alterungstests für Kunststoffe, wie GB/T 7141-2008[18] und GB/T 7142-2002[27]; für Verbundwerkstoffe gibt es Alterungsteststandards, wie z. B. GB 2574-1989 [21] sind die Teststandards für feuchte Wärmealterungstests für glasfaserverstärkte Kunststoffe; es gibt Prüfnormen für die beschleunigte Alterung von Beschichtungen, wie z. B. GB/T 1766-2008 [28] sind natürliche Alterung und künstliche beschleunigte Alterung von Lacken und Valak-Beschichtungen Normen zur Bewertung der Alterungsleistung; es gibt auch Alterungstestnormen für Isolationsmaterialien, wie GB/T 2951.12-2008[24] und GB/T 11026.1-2003[29]; außerdem gibt es Alterungsprüfnormen für Schmieröle wie GB/T 12709-91[30]. Für einige nichtmetallische Materialien mit geringerer Anwendung, wie Haftklebeband und Karton, gibt es sie ebenfallsk Entsprechende Teststandards für beschleunigte Alterung wie GB/T 464-2008[19] und GB/T 17875-1999[31] ua

 

Analyse und Vergleich von Prüfnormen für beschleunigte Alterung im In- und Ausland:

Eine Studie zur beschleunigten Alterung und Bewertung der Haltbarkeitstechnologie von nichtmetallischen Werkstoffen in meinem Land Es begann relativ spät. Auf dem Gebiet der beschleunigten Alterungsteststandards wurden einige Standards mit Bezug auf ausländische oder internationale Standards formuliert, wie GB/T 3512-2001[17] und GB/T 24135-2009[23], die sich auf ISO beziehen 188-1998 [4] und ISO 1419-1995 [32].

Bei der Formulierung nationaler Standards unter Bezugnahme auf ausländische Standards wurden entsprechende Anpassungen gemäß den spezifischen Umständen und Produktanforderungen vorgenommen, um sie besser an die nationalen Bedingungen meines Landes anzupassen . ASTM D5510:1994(2001)[33] und GB/T 7141-2008[18] spezifizieren z.Beispiel sowohl das Heißluft-Alterungstestverfahren für Kunststoffe unter unbelasteten Bedingungen, aber die nationale Norm gibt an, ob zu tragen. Luftumwälzung, damit das Personal, das Alterungsprüfungen nach Norm durchführt, die Art der thermischen Alterungsprüfkammer sinnvoll auswählen kann. Ein weiteres Beispiel ist, dass GB/T 7123.2-2002[34] ASTM D1337-1996[35] verwendet. Der Inhalt beider Tests besteht darin, die Lagerzeit von Klebstoffen anhand von Viskosität und Klebkraft zu messen, wobei ersterer die Temperaturtoleranz von letzterem (23 ± 1,1) °C auf (23 ± 2) °C geändert hat, um sich anzupassen Genauigkeit von Haushaltsinstrumenten. Es gibt auch einige inländische Normen, die sich nur teilweise an ausländische Normen anlehnen, und das Testmaterial oder der technische Inhalt ist mit ihnen nicht genau gleich. Beispielsweise ist ISO 4611-1987[11] die Bestimmung des Einflusses von feuchter Hitze, Wassernebel und Salznebel auf die Eigenschaften von Kunststofffen. GB/T 15905-1995[20] basiert auf den Inhalten des Feuchtwärme-Alterungstests, um den Feuchtwärme-Alterungstest von vulkanisiertem Gummi zu formulieren. Standard. Darüber hinaus unterscheiden sich einige inländische Normen aufgrund ihrer spezifischen Anwendungsbereiche von ähnlichen ausländischen Normen in Bezug auf Prüfmaterialien oder -geräte. Zum Beispiel sind ISO 188-1998[4] und GJB 92.1-86[36] beide Prüfnormen für die thermische luftbeschleunigte Alterung, aber der Geltungsbereich der ersteren ist als vulkanisierter Kautschuk oder thermoplastischer Kautschuk definiert, während der letztere den anwendbaren vulkanisierten definiert Kautschuk wie Natur-, Polyisopren-, Styrol-Butadien-, Nitril-, Neopren-, Ethylen-Propylen-Kautschuk usw. . Die Korrelation zwischen einigen inländischen Standards für beschleunigte Alterungstests und ausländischen Standards ist in Tabelle 1 dargestellt.

Derzeit gibt es viele nationale und Outdoor-Teststandards für Gummi, Kunststoffe und BeschichtungenLand und die Abdeckung ist relativ umfangreich; Obwohl es nur wenige Prüfnormen für Klebstoffe und Verbundwerkstoffe gibt, sind insbesondere die neu entwickelten Verbundwerkstoffe grundsätzlich nicht kompatibel mit der entsprechenden beschleunigten Alterungstestnorm. Gleichzeitig fehlen für einige extreme Anwendungsumgebungen, wie beispielsweise Luft- und Raumfahrtumgebungen, auch entsprechende relativ ausgereifte Teststandards für beschleunigte Alterung.

 

Entwicklung einer beschleunigten Alterungstesttechnologie für nichtmetallische Materialien:

Nach fast 90 Jahren Entwicklung beschleunigter Alterungstest Die Technologie wird immer ausgereifter, und es gibt einen relativ vollständigen Satz beschleunigter Testmethoden und -standards, die verschiedenen nichtmetallischen Materialien und verschiedenen Lagerumgebungen oder Arbeitsbedingungen entsprechen. Die zunehmende Materialvielfalt und das immer komplexer werdende Anwendungsumfeld haben jedoch höhere Anforderungen an die Bewertung v gestelltder Haltbarkeit und der beschleunigten Alterungstechnologie. In Zukunft sollte sich die beschleunigte Alterungstesttechnologie für nichtmetallische Materialien in die folgenden Richtungen entwickeln, um den Anforderungen der Entwicklung, Wartung und Überholung verschiedener Arten von Waffen, insbesondere Flugkörperwaffen und -ausrüstung, gerecht zu werden.

(1) Beschleunigte Alterungstesttechnologie der gesamten Maschine

Mit der Entwicklung von Raketen- und anderen Waffen- und Ausrüstungstechnologien werden die Materialien in der gesamten Waffe - und Ausrüstungsmaschine Es gibt viele Typen, und der Zustand der Anwendungsumgebung und der Speicherausfallmechanismus der gesamten Maschine sind ebenfalls relativ kompliziert, so dass es immer noch große Schwierigkeiten bei der beschleunigten Testtechnologie unter dem Zustand der gesamten Maschine gibt. Der Ausfallmechanismus verschiedener nichtmetallischer Materialien sollte gründlich untersucht werden, und die Erforschung der beschleunigten Alterungstestmethode der HölleDie Maschine sollte betrieben werden, um einen relativ vollständigen technischen Standard und ein System für den beschleunigten Alterungstest der gesamten Maschine zu etablieren.

(2) Beschleunigte Alterungstesttechnologie in einer speziellen Anwendungsumgebung

Mit der Entwicklung der Militärtechnologie müssen sich aktuelle Raketenwaffen und -ausrüstung an extremere Bedingungen anpassen Umgebungsbedingungen (wie Weltraumumgebung), umfassende Klimaumgebung mit mehreren Faktoren und Anwendungsumgebung wie spezielle Mediumwirkung, die die Erforschung beschleunigter Alterungstesttechnologie in einer solchen speziellen Anwendungsumgebung und die Vorbereitung relevanter technischer Teststandards erfordert, besser dienen der Anwendung und Entwicklung von Flugkörperwaffen und -ausrüstung.

(3) Untersuchung des Zusammenhangs zwischen beschleunigtem Alterungstest und natürlicher Alterung

Die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen beschleunigter Alterung und natürlicher Alterung betrifft die Fragestellungag, wenn der Test auf beschleunigte Alterung wahr ist. Die genaue Abbildung des Grundproblems des tatsächlichen Alterungsprozesses ist daher der Kerngedanke der Forschung zur beschleunigten Alterungstesttechnologie und hat sich auch zu einem Forschungs-Hotspot in einschlägigen Forschungseinrichtungen weltweit entwickelt. Der Kern dieser Forschung besteht darin, die Äquivalenzbeziehung zwischen dem beschleunigten Alterungsprozess und dem tatsächlichen Alterungsprozess herzustellen, aber bisher steckt die entsprechende Forschung noch in den Kinderschuhen, und einige Forschungsergebnisse der Äquivalenzbeziehung haben einen begrenzten Anwendungsbereich. was die Popularisierung und Anwendung erschwert. Mit der technologischen Entwicklung wird die Korrelationsforschung immer wichtiger. Weitere Untersuchungen zu diesem Thema sollten durchgeführt werden, um theoretische Unterstützung für die Etablierung einer vernünftigeren und perfekteren Technologie und eines Standards für beschleunigte Alterungstests zu bietenEffektivwert.