ما هو Heat Aging؟
اختبار التقادم الحراري هو الاختبار الذي يتم فيه قياس التغير في خصائص العينة مثل الصلابة وقوة الشد والاستطالة عند الكسر بعد الاحتفاظ بها عند درجة حرارة محددة لفترة زمنية محددة.
الغرض من Heat Aging
الهدف هو إجراء تقييم مقارن لمدى احتفاظ المادة بخصائصها بمرور الوقت عند درجة حرارة الخدمة.
على أي منتجات يُطبَّق Heat Aging؟
- جوانات وخراطيم المطاط الصناعي
- عزل الكابلات والأغلفة
- الأجزاء المطاطية لحجرة المحرك
- المكونات البلاستيكية والمطاطية
في أي قطاعات يُستخدم Heat Aging؟
المواصفات المتعلقة بـ Heat Aging
- ISO 188
- ASTM D573
- سلسلة IEC 60216 (مؤشر المقاومة الحرارية)
- ISO 23529
شروط Heat Aging
- درجة حرارة
- محددة في المواصفات؛ يتم تحديده فوق درجة حرارة الخدمة
- المدة
- محددة في المعيار؛ عادة 70 أو 168 أو 1000 ساعة
- نوع الفرن
- دوران الهواء يتم تعليق العينات بحيث لا تلمس بعضها البعض أو الحائط.
- التغيير المقاس
- نسبة التغير في الصلابة وقوة الشد والاستطالة عند الكسر
جهاز Heat Aging
- أفران تعتيق دوران الهواء (مخصصة لمادة واحدة)
- اختبار الشد ومقياس التحمل
- غرفة تكييف
- ترتيب شنقا العينة
متطلبات العينة لـ Heat Aging
- ينبغي قياس الخصائص الأولية في عينات غير قديمة
- لا ينبغي أن تتقادم أنواع مختلفة من المطاط في نفس الفرن
- يجب ألا تلمس العينات بعضها البعض
- يجب مراعاة فترة التكييف بعد الشيخوخة.
مدة Heat Aging
اعتمادا على المدة، من أسبوع إلى عدة أشهر.
إجراء Heat Aging
- 1يتم قياس الخصائص الأساسية.
- 2يتم تعليق العينات في الفرن.
- 3يتم عمره عند درجة حرارة ووقت محددين.
- 4تتم إزالة العينات وتكييفها.
- 5يتم إعادة قياس الميزات.
- 6يتم حساب النسبة المئوية للتغير.
معايير قبول Heat Aging
معيار القبول هو الحد الأقصى لنسبة التغير في الخصائص الواردة في المواصفات (على سبيل المثال، الحد الأقصى لخسارة 30% في الاستطالة عند الكسر).
تقييم النتائج
يؤدي تقادم أنواع مختلفة من المطاط في نفس الفرن إلى حدوث تلوث متبادل (خاصة هجرة الكبريت والملدنات) وتشويه النتائج. ولا يمكن تحويل الساعات المسرَّعة مباشرةً إلى سنوات الخدمة؛ يتطلب ركوب الدراجات نوع تصنيف درجات الحرارة المتعددة IEC 60216.
تقرير Heat Aging
- تم تطبيق المعيار
- درجة الحرارة والمدة
- وضع الفرن والعينة
- قبل/بعد قيم الممتلكات
- التغيير في المئة
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- مواصفات المنتج وتصنيع المعدات الأصلية
اختبارات المطاط — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار Heat Aging؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تحدد اختبارات المطاط السلوك الميكانيكي للمطاط الصناعي (إيلاستومر) ومقاومته للتأثيرات البيئية. ويُقيَّم المطاط الصناعي بمنطق مختلف عن المعادن والبلاستيك: فالسؤال الحقيقي ليس المقاومة بل الاستعادة المرنة وسلوك التقادم.
تتمثل وظيفة المطاط الصناعي عادةً في التشوه ثم العودة: إذ تُضغط الحشية فتوفر الإحكام، ويمتص الدعم الاهتزاز، ويتمدد الخرطوم تحت الضغط. لذلك فإن ما يُقاس في هذا المجال ليس "كم نيوتن يتحمل" بل "إلى أي مدى يستعيد شكله بعد التشوه، وإلى متى يحافظ على هذا السلوك".
لذلك فإن التشوه الدائم تحت الضغط هو أهم قياس حاسم في هذا المجال. فإذا لم تستطع حشية استعادة شكلها بعد بقائها مضغوطة لفترة طويلة، تكون قد فقدت وظيفة الإحكام رغم عدم تمزقها إطلاقًا. ويُجرى هذا القياس مقترنًا بدرجة الحرارة لأن التشوه الدائم يزداد بسرعة معها.
الصلادة هي القياس الأكثر شيوعًا في هذا المجال، باستخدام مقياسي Shore A وIRHD. وهي سريعة وعملية لكنها لا تُحدد المادة وحدها: إذ قد يُظهر خليطان مختلفان بالصلادة نفسها تقادمًا ومقاومة سوائل مختلفين تمامًا. وتُعد الصلادة قيّمة في مراقبة اتساق الخليط.
من جانب المقاومة البيئية، تُفحص شيخوخة الهواء الساخن والتورم في السوائل وتشقق الأوزون والسلوك عند درجة الحرارة المنخفضة. وتُعد مقاومة السوائل حاسمة بشكل خاص: فالمطاط نفسه يتصرف بشكل مختلف في الوقود والزيت وسائل التبريد وسائل الفرامل - يتورم في أحدها، وينكمش في آخر، ويتصلب في ثالث. لذا تُختبر المادة بالسائل الفعلي الذي ستلامسه وعند درجة الحرارة الفعلية.
يُعد تشقق الأوزون سببًا صامتًا للعطل في الأجزاء المستخدمة في الهواء الطلق. فتخلق تركيزات منخفضة من الأوزون في الغلاف الجوي شقوقًا سطحية في المطاط غير المشبع تحت الإجهاد؛ فيتشقق الجزء بينما يبدو أنه لا يحمل أي حمل على الإطلاق. وتُسرِّع حجرة الأوزون هذا السلوك وتكشفه.
السلوك عند درجة الحرارة المنخفضة هو الخطر الصامت الثاني. فكلما اقترب المطاط من درجة حرارة الانتقال الزجاجي، فقد مرونته وتصرف كبلاستيك صلب؛ وتبدأ الحشية بالتسرب في البرد. وتُحدد اختبارات الاستعادة عند الحرارة المنخفضة والهشاشة هذا الحد.
لا يُعد تغيير الخليط تغييرًا صامتًا في هذه العائلة. فعند تغيّر محتوى الحشو أو الملدِّن أو نظام الفلكنة، تتغيّر الخصائص الميكانيكية ومقاومة السوائل معًا؛ ويُعاد التحقق.
مجموعات الطرق في هذا المجال
ميكانيكي
خصائص إجهاد-انفعال الشد، ومقاومة التمزق، والاحتكاك (الأسطوانة الدوارة وPico)، والإجهاد وانتشار التمزق.
صلابة
صلادة الاختراق Shore A وIRHD؛ مؤشر سريع لاتساق الخليط.
تشوه دائم
التشوه الدائم تحت الضغط واسترخاء الإجهاد؛ وهما حاسمان لعناصر الإحكام.
مقاومة السوائل
الانتفاخ في الوقود والزيت وسائل التبريد والمواد الكيميائية، وتغيّر الكتلة والحجم، وفقدان الصلادة والمقاومة.
شيخوخة
التقادم بالهواء الساخن، وتشقق الأوزون، وتأثيرات الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة.
درجة الحرارة المنخفضة
قياسات الاستعادة عند درجة الحرارة المنخفضة، ودرجة حرارة الهشاشة، والمرونة.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- لا تُحدد الصلادة المادة؛ فقد يُظهر خليطان بالصلادة نفسها تقادمًا ومقاومة سوائل مختلفين.
- يجب اختبار مقاومة السوائل بالسائل الفعلي ودرجة الحرارة الفعلية؛ ولا يكفي ادعاء عام بمقاومة الزيت.
- دون قياس التشوه الدائم تحت الضغط، لا يمكن اتخاذ قرار بشأن عمر الإحكام.
- يحدث تشقق الأوزون تحت الإجهاد؛ ولا يُظهر اختبار عينة غير مجهدة الخطر الحقيقي.
- يتطلب تغيير الخليط تكرار التحقق؛ وقد يغيّر المورّد خليطه دون إشعار.
- تُحدث حشية لم يُذكر سلوكها عند درجة الحرارة المنخفضة تسريبات غير متوقعة في المناخات الباردة.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- اختيار مواد الحشيات وعناصر الإحكام
- اعتماد المكونات السيارات والصناعية
- التحقق من تغيير الخليط
- تحليل السبب الجذري للتسريبات والتشققات الميدانية
- إعلان نطاق درجة حرارة التشغيل والتوافق مع السوائل
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول Heat Aging
ما عدد سنوات عمر الخدمة التي تقابلها 168 ساعة من التعتيق عند 100 درجة مئوية؟
لا يمكن التنبؤ بالعمر المتوقع من خلال تجربة عند درجة حرارة واحدة. يتطلب تقدير الحياة تقييم أرينيوس باستخدام أساليب درجات الحرارة المتعددة مثل IEC 60216.