近年来，由于汽车的高性能化等原因，汽车用橡胶件所处的环境日益苛刻。汽车中使用的橡胶件多数承担重要的功能，就是说，一旦发生故障，很可能产生严重的后果。因而要求汽车用橡胶件必须具备相当高的可靠性，对汽车用橡胶件来说，重要的是它对时效老化故障的可靠性。由于汽车用橡胶件的通用性很强，一旦发生时效老化故障，后果不堪设想，所以必须充分考虑其使用寿命。橡胶件的时效老化，主要是受热产生的老化，所以文中重点叙述了热老化寿命的预测方法。
1关于确保橡胶件可靠性的考虑
为了确保对时效老化的可靠性，可以采用图1所示的思考步骤。
1)掌握故障状态
对于实际使用的汽车，需要弄清在实际使用状态下会发生哪种故障，具体讲，依据重现使用状况的部件模拟试验以及实际试验，将施加在橡胶部件上的物理压力和化学能量，加大到使该部件发生故障时为止，以此作为故障的模式。
由于输人的应力和橡胶种类等因素的不同，即使是同样结构的部件，也会出现不同的故障状态。所以，实际进行的部件模拟试验以及实际试验必须进行到发生故障时为止，这一点很重要。
2)解析故障机理
通过观察和分析发生故障的部件，测定构成部件的各种材料的老化程度，以掌握该部件发生故障的原因和机理。文中仅就确认的热负荷为主要原因，进行解析。
3)找出代用(材料)特性的相关性
在解析故障机理时，需要明确故障机理和材料的哪种特性具有相关性。同时，还需要掌握这种代用材料特性降低到何种程度时，才会发生故障(临界值)。
4)绘制“温度一使用寿命曲线”图
对于已经掌握的代用材料特性，需要进行三个以上温度水准下的加速老化试验，根据各温度下代用材料特性降低到临界值的时间，绘出“温度一使用寿命曲线图”。
5)预测市场寿命
为了预测橡胶件的使用寿命，掌握该部件的“等效温度”是很重要的。所谓的等效温度，是指相对于某一规定时间内由于受到热负荷的作用(变化温度)所产生的老化状态，或在达到同等老化程度时相同时间内的某一恒定温度。使用上述4)项中求得的温度一使用寿命曲线图，采用局部法定律，根据该橡胶件的温度频率分布即可求出等效温度。但是，能否适用于局部法定律，需要预先通过试验加以验证。
如果掌握了橡胶件的等效温度，即可从温度一使用寿命曲线图中求出该部件的使用寿命。
2预测胶管使用寿命的实例
以下仅就汽车动力转向装置胶管(PS胶管)和汽车变速器用油冷却器胶管(AT胶管)为例，说明汽车用橡胶件热老化的寿命预测。
2.1PS胶管
2.1.1PS胶管的功能
在图2所示的PS体系中，PS胶管将油压传递给PS传动装置，使其具有辅助的控制转向功能。
2.1.2PS胶管的构成
如图3所示，PS胶管由内层橡胶，增强层和外层橡胶三部分构成。关于橡胶和增强层材质的选择，最重要的是要考虑热负荷以及耐压性，所以应慎重选择材料。
2.1.3胶管的寿命预测
1)PS胶管的故障形式
在相当于实车的PS体系中，再现实际使用方式对PS胶管达到发生故障时的状态进行试验(温度，压力，压力的交替变化等)。从试验结果看，可以确认最终PS胶管破裂，液体泄漏。关于故障形式的确认应该考虑到实际使用方式有多种类型，因而希望能对所有的条件进行评估。
2)解析故障机理
在调查实际故障时，需要特别慎重地确认发生故障的原因。在对液体泄漏的PS胶管进行研究时发现，正如图4所示的，可以观察到在外层橡胶中有龟裂，其中有一部分龟裂发展到内层橡胶上。然而，在增强层中却未观察到损伤情况。
对于PS胶管来说，这时仅仅是目察所看到的水平，由于故障的不同，有时肉眼也难以观察出来。在这种情况下，最好采用显微镜放大后观察之。另外，当故障以不同的形式出现时，必须进行全面检查验证。
其次，在重现实际使用方式的橡胶件试验中，取出液体泄漏前的PS胶管，测定其爆裂压力。结果如图S所示，爆破压力与时间无关。观察测定破裂压力后的PS胶管时发现，增强层出现了损伤，这和实际使用有所不同。
在橡胶件进行试验时，有必要充分确定所有特性值的精度，特别是在特性值容易发生误差的场合，希望增加测定次数，以确保特性值的真实。
3)找出橡胶特性的相关性
测定PS胶管内层橡胶的伸长率，结果如图6所示。从图6可知，随着时间的延长，橡胶的伸长率有逐渐降低的趋势。
与其它的特性相比，橡胶的伸长率也容易发生误差。所以，必须采用可靠性较高的数据。另外，在取样时，由于会受到取样方式的影响，所以必须充分考虑到这一点。
其次，为了确认达到产生故障时表征伸长率特性的临界值，采用了以下的作法。在试验中，对于爆破的PS胶管和没有爆破的PS胶管分别测定它们的内层橡胶的伸长率，其结果如图7所示。
由图6及图7可以确认，内层橡胶的特性值对于故障的产生有影响。在作比较时需要注意的是，要取多个已发生故障的橡胶件，测定其特性值并加以比较。如果试样的数量较少，有时试验结果会和实际现象不符。
1)在三种以上的温度条件下，测定伸长率中的降低值。
2)算出各个温度下降低到临界值的时间。这里，由于每个橡胶件可能存在不同的伸长临界值，所以，在分析故障机理时，应采用从实际部件中则得的数值。
3)绘出温度一使用寿命曲线图(logt-1/T，式中t:时间T:绝对温度)
图9为实际绘制成的温度一使用寿命曲线图。
(代用材料特性为内层橡胶的伸长率)
4)绘制代用材料特性的“温度一使用寿命曲线图”
在对PS胶管进行试验时，为了了解橡胶的伸长率和胶管故障之间的关系，需要对橡胶在拉伸状态下的老化进行寿命预测。橡胶伸长率降低，是由于橡胶交联密度提高引起了化学反应。该反应导致产生了老化，可以采用以下的“阿雷尼乌斯方程式”预测其使用寿命。
阿雷尼乌斯(Arrhenius)方程式:
t=Axexp(E/RT)
式中:
t:降低到临界值的时间
A:常数
E:活化能
R:气体常数
T:绝对温度
橡胶伸长时的“温度一使用寿命曲线图”可以按照以下的步骤制成。
5)使用寿命预测
在图9所示的PS胶管温度一使用寿命曲线图中，如果知道了橡胶件的等效温度，则可以预测该部件的使用寿命，如图10所示。
2.2AT胶管的实例
下文介绍AT胶管的实例。
1)AT胶管的故障形式
如图11所示，AT胶管也具有和PS胶管同样的“内层橡胶/增强层/外层橡胶”这种结构。
在相当于实际汽车的AT体系中，为了再现实际使用方式，进行了AT胶管产生故障时的试验。结果表明，和PS胶管一样，观察到了AT胶管最终出现破裂，液体泄漏的现象。
2)解析故障机理
在研究AT胶管发生液体泄漏的情况时，可以观察到在外层橡胶上有龟裂，并且伸入内层橡胶。但是，与PS胶管不同，液体泄漏部位的增强层也发生了破损，如图12所示。
2)找出代用材料特性的相关性
和PS胶管一样，也探讨了故障和爆破压力，橡胶特性，增强层特性等的相关性。重现实际使用方式对橡胶件进行了试验，取出发生液体泄漏前的AT胶管，测定其爆破压力。从测试结果可知，爆破压力随着时间的延长而逐渐降低，二者之间具有相关性，如图13所示。
在故障和材料特性的相关性方面，如图14和图15所示那样，它和PS胶管不同，爆破压力和橡胶的伸长率无关，而和增强层的织物强度有关。从这一点可以推论，由于增强层的老化造成的耐压性降低，是液体泄漏的主要原因。
如果能够掌握代用材料特性和临界值，则可以和PS胶管一样，绘制成“温度一使用寿命曲线图”，进行寿命预测。
3结束语
以上介绍的实例是具有类似结构的PS胶管和AT胶管的情况，虽然故障形式同样都是液体泄漏，但产生故障的机理是完全不同的。如前所述，在预测橡胶件的使用寿命时，如果不能准确地了解产生故障的机理，则会发生和实际状况不符的错误的使用寿命判断，所以，准确地了解产生故障机理是非常重要的。为了确保橡胶件的可靠性，有必要事先绘制好在各种机理条件下以使用寿命预测为基础的“温度-使用寿命曲线图”。
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