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电池包液冷板支柱用泡沫硅橡胶疲惫测试阐明

2019-05-21 01:52栏目:特种橡胶

电池包液冷板支柱用泡沫硅橡胶疲惫测试阐明

  泡沫硅橡胶是硅橡胶经历发泡后造成的一种柔性、多孔高分枪弹性质料,是将硅橡胶与泡沫质料的特点贯串于一体的新型高分子质料。泡沫硅橡胶质料拥有杰出的热稳固性、耐侵蚀性以及耐高温抨击等功能,能满意很大限度的利用央浼。相对待实体硅橡胶质料,泡沫硅橡胶拥有其奇异的特质,如密度幼、比轮廓积大、能量罗致性好、热导率低、吸声功能好、隔音性佳等,使用界限渊博。现就泡沫硅橡胶正在新能源电池包撑持方面的使用详尽先容。

  正在新能源电池包安排中,液冷板通过导热介质跟电池组慎密接触,传达走多余热量,然而高温的工况和恒久的振动受力,导热介质厚度会变薄,与液冷板接触变差,使液冷板不行有用传达出电池组的热量。为了使液冷板与导热介质连接慎密接触,用于撑持的泡沫硅橡胶必需供给悠久的反弹力,使电池包恒久坚持杰出的处事功能。因为泡沫硅橡胶成品是正在承担肯定压力和屡次形变的境况下利用的,正在周期性交变负荷效力下,泡沫硅橡胶成品会因疲钝而功能变差以至使质料损害,低重其利用质地,即发作压缩疲钝局面。为明晰了泡沫硅橡胶的利用限日,须要对泡沫硅橡胶举办耐疲钝功能方面的测试,表征其发作压缩疲钝的岁月及功能变更。

  泡沫硅橡胶的耐疲钝性测试称为压缩疲钝试验(compression fatigue test),是磋商泡沫橡胶正在受到屡次压缩应力效力下所惹起生热和疲钝损害的试验。试验时对某一形势试样正在划定预应力或预应变条目下,再叠加上周期性应力或应变,随后测定试样的温度升高、应力和形变的变更,或者不断举办到试样损害所需的岁月。疲钝功能试验是目前行为反应软质泡沫质料耐用性最紧张的物理功能目标。

  对待软质泡沫蚁合质料的动态疲钝试验平淡是指通过特意的疲钝试验机区别采用恒定形变或恒定负荷的疲钝式样,正在低于质料降服极限的限造以内,使质料经受交变的应力或形变。目前对待动态疲钝试验,国际和国内都订定了干系的测试圭臬。

  国际圭臬ISO 3385 Flexible cellular polymeric materials -- Determination of fatigue by constant-load pounding试验手腕采用的是恒定负荷反复压陷的疲钝试验手腕。该圭臬利用特造的软质泡沫疲钝试验机,用比试样面积幼的压头,70±5 Hz的频率,对软泡试样举办屡次压陷,达8万次,每次当最大压陷负荷抵达限造值(750 N±20 N)时返回。然后对证料举办试验前后力学功能的比拟(厚度和硬度的亏损),从而知道软质泡沫蚁合质料的疲钝功能。该圭臬的试样是长宽均为380 mm±20 mm,厚度为50 mm±2 mm的长方体,数目为三块。美国质料试验协会圭臬ASTM D 3574-I3 《软质泡沫质料-块状、橡胶制品公司粘合及模塑聚氨酯软质泡沫塑料功能试验手腕》的测试道理及对试样的央浼与ISO 3385一概。

  中国轻工业行业圭臬QBT 2819-2006《软质泡沫质料恒久疲钝功能的测定-厚度和硬度亏损》的订定便是参考ISO 3385圭臬订定的,也是恒定负荷反复压陷的疲钝试验手腕,测试道理与试样央浼同圭臬ISO 3385一概。对待国标GB/T 1687.3-2016《硫化橡胶 正在屈挠试验中温升和耐疲钝功能的测定 第3一面:压缩屈挠试验(恒应变型)》供给了硫化橡胶正在恒应变振幅压缩屈挠试验中温升和疲钝功能的测试手腕。该圭臬测定硫化橡胶的疲钝寿命时,因为质料损害是从内部先河的,看不到,是以该圭臬的测试手腕只是间接的。

  目前恒定负荷屡次压陷法利用的更渊博,这是由于恒定负荷手腕对待软质泡沫蚁合质料疲钝功能的评定更为有用。因为恒定负荷屡次压陷法不妨确保软泡质料所承担的最大负荷(蕴涵当试样因为经受屡次压陷慢慢变软后)永远维护正在限造限度以内。恒定变形屡次压陷法正在试样因为经受屡次压陷慢慢变软后,相对待试验先河时为抵达维护恒定形变(比方厚度的50%),所须要的最大负荷值将会有较大的消重,从而会发挥出疲钝试验流程中的前后不屈均性,所以不是很科学。当然恒定变形屡次压陷法的疲钝试验机修设起来较为容易,试验流程也较为浅易,是以也常用于反应泡沫硅橡胶耐疲钝性。

  对同种质料,把相似截面积试样压缩分别高度,所获得的压力分别,是以泡沫质料的压缩反弹力与试样的压缩厚度和截面积相合。对分别质料,压力的巨细与材质自身和质料布局相合,质料布局蕴涵相布局、孔布局、相布列组合等。

  泡沫硅橡胶质料正在电池包顶用于撑持效力时处于压缩状况,同时因为这种质料自身老化速率慢,以至能够正在10年内确保寻常利用,若遵循2.1中的测试圭臬,压缩次数太少,无法更好的预测质料的利用周期。

  为了反应泡沫硅橡胶的耐疲钝性,汇集相似材质、密度邻近的泡沫硅橡胶,阅览其动态压缩后厚度和压缩反弹力的亏损,同时为了加大测试力度,对现有产物做100万(106)次屡次压缩试验,试验式样采用恒定形变压缩,压缩量为试样厚度的40 %。

  汇集试样:密度约为500 kg/m3,东莞市广迈电子科技有限公司临盆的GM-500和TZ-500泡沫硅橡胶产物,美国某公司临盆的划一密度的XXX泡沫硅橡胶产物

  采用厚度测试仪丈量试样的实在厚度;采用电子比重计测得试样的密度;采用台式电子显微镜(上海HITACHI, TM3030Plus)阅览产物微观容貌。采用电子动态态全能质料试验机(美国INSTRON, E3000),利用动态恒定变形形式,频率为3.5 Hz,纪录样品被压缩100万次的载荷变更,并盘算得出压缩反弹力变更弧线)。样品测试完结后规复24 h,丈量并纪录其厚度。样品的密度、厚度及反弹力亏损数据整饬见表1。

  从图1和表1能够看出,正在百万次压缩流程中,三个产物的厚度亏损都很幼,简直为0%,但反弹力亏损和载荷亏损相差很大;产物GM-500的压缩反弹力正在227~210 KPa限度内震撼,产物TZ-500的压缩反弹力正在251~233 KPa限度内震撼,两者的反弹力亏损和载荷亏损都8%;产物XXX的反弹力亏损和载荷亏损30%。

  目前国际上对待分别软质泡沫质料的疲钝试验功能央浼没有硬性划定,但归纳各式圭臬,正在软泡蚁合质料疲钝功能试验中,耐疲钝性屡次压陷8万次或10万次后,平淡对待厚度亏损央浼≤5%,而对待40%压陷硬度亏损则按照分其它用处央浼≤13%~50%。比拟表1中百万次屡次压缩后厚度和硬度亏损数据,产物GM-500和TZ-500的功能远远优于国际圭臬的央浼,而产物XXX的功能正在圭臬央浼的限度内。

  对待上述产物功能的变更咱们能够从图2的微观布局中获得证明。产物GM-500和TZ-500的电镜照片中,大孔与幼孔参差有致的布列,孔壁较厚;产物XXX中,大孔数目远多于幼孔,孔径分散不屈均,况且孔壁较薄。

  分别样品耐疲钝试验压缩反弹力亏损的来历紧要有两个:① 压缩流程中,闭孔所受表力孔壁的承担极限,使闭孔被压破;② 随压缩次数的扩大,孔壁的布局和功能变差。

  对待来历一,因为泡沫质料中并不齐全是开孔或闭孔,通常将开孔率90 %(也有将95 %行为分界点)称为开孔质料。对待开孔质料,泡孔之间互相连通,施加表力时,只需将泡沫质料中的氛围挤出;表力消散时,氛围又能够进入泡沫质料。对待闭孔质料,正在压缩流程中随表界施加压力,闭孔内的氛围被压缩,使内部压强扩大,若与受力对象笔直的孔壁承担压缩气体的压力(实在效力力示妄图见图2)大于孔壁承担的极限,闭孔会被压破;当表力消散时,压缩气体火速扩散使泡孔规恢复状。对待搀杂孔型泡沫质料,两种受力式样协同存正在,个中泡沫质料的孔壁所能承担的表力的极限由质料自身的弹性和厚度决断,对同种质料,孔壁越薄,闭孔易被压破,反弹力亏损越大。

  对待来历二,孔壁的布局和功能与质料自身(蕴涵橡胶的布局、硫化系统、填充剂等)相合,质料自身是由配方和工艺决断的。如玻璃化温度低的橡胶耐疲钝性好,有极性基团的橡胶耐疲钝性差;单硫键的硫化系统,疲钝性最好,而交联剂用量的扩大会使硫化胶的疲钝功能消重。

  因为泡沫硅橡胶耐老化性好,贯串图2和图3的了解可知,三种产物百万次压缩后反弹力的亏损不同紧假如由于XXX的泡孔布局不屈均,孔壁较薄。

  按照上述了解可知,正在本质使用中,遴选电池包中撑持用泡沫硅橡胶质料时应该遴选压缩反弹力亏损幼的产物即GM-500或TZ-500,不然不行满意恒久供给悠久的反弹力。

  通过对密度相当的三款产物GM-500、TZ-500、XXX百万次定形压缩后反弹力的亏损磋商,能够得出以下结论:

  (1) 产物GM-500和TZ-500的百万次压缩反弹力亏损区别为7.49%、7.17%,均8%,这两者产物的厚度亏损均为0%,微观容貌中大孔和幼孔分散平均,且孔壁较厚;

  (2) 产物XXX的百万次压缩反弹力亏损为34.54%,厚度亏损均为0.15%,微观容貌中大孔较多,孔壁较薄。

  (3) 遴选电池包中撑持用泡沫硅橡胶质料时应该遴选压缩反弹力亏损幼的产物即GM-500或TZ-500,不然不行满意恒久供给悠久的反弹力。

  本文由电动汽车费源网【EV江湖】作家撰写,见解仅代表片面,不代表电动汽车费源网。

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