汽車(che)輪胎(tai)氣(qi)體微(wei)泄(xie)漏檢(jian)測

壹(yi)般情況下，汽車(che)輪胎(tai)，在(zai)充足(zu)氣(qi)以(yi)後(hou)，使(shi)用(yong)6——12個(ge)月(yue)，會(hui)出現不(bu)同(tong)程(cheng)度的(de)胎(tai)壓下降，對輪胎(tai)進行(xing)檢查，壹般也(ye)不(bu)會(hui)發(fa)現有(you)泄漏點(dian)。這(zhe)樣的微(wei)泄(xie)漏，通(tong)常(chang)並(bing)不(bu)是(shi)輪(lun)胎(tai)胎(tai)體、氣(qi)門受(shou)到了(le)損(sun)傷，而是由於完(wan)好無損(sun)的輪(lun)胎(tai)材(cai)料本身氣(qi)體滲透所(suo)造(zao)成的(de)。本文(wen)將(jiang)從(cong)微(wei)觀(guan)上對造(zao)成汽(qi)車(che)輪胎(tai)微(wei)泄(xie)漏的(de)壹些(xie)原因(yin)進行(xing)分(fen)析，希望(wang)對(dui)汽(qi)車(che)輪胎(tai)的(de)生(sheng)產和(he)使(shi)用(yong)者(zhe)能有(you)所幫(bang)助(zhu)。
氣(qi)體穿過輪(lun)胎(tai)橡(xiang)膠層的過程(cheng)分(fen)析
汽車(che)輪胎(tai)內(nei)的(de)氣(qi)體壓力(li)壹般為(wei)0.2——0.25MPa ，也(ye)就(jiu)是說輪(lun)胎(tai)內(nei)氣(qi)體分(fen)子的密(mi)度是(shi)輪胎(tai)外(wai)氣(qi)體分(fen)子密(mi)度的(de)2——2.5倍，這(zhe)樣在輪(lun)胎(tai)內(nei)外(wai)就(jiu)形成了(le)氣(qi)體分(fen)子的濃度差(cha)。從微(wei)觀(guan)的角(jiao)度來(lai)看(kan)氣(qi)體分(fen)子穿過輪(lun)胎(tai)橡(xiang)膠層是按以(yi)下步驟(zhou)進行(xing)的（如圖(tu)1所(suo)示(shi)）：
1、在(zai)輪(lun)胎(tai)內(nei)側(ce)，高壓高濃度的(de)氣(qi)體原子(zi)或(huo)分(fen)子在熱(re)運動(dong)過程(cheng)中不(bu)斷(duan)碰(peng)撞(zhuang)到輪(lun)胎(tai)的(de)內(nei)表(biao)面；
2、氣(qi)體原子(zi)或(huo)分(fen)子逐漸溶(rong)解(jie)到輪(lun)胎(tai)內(nei)側(ce)的橡膠材料內；
3、氣(qi)體分(fen)子在胎(tai)內(nei)側(ce)的橡膠表(biao)面達到溶(rong)解(jie)平衡(heng)；
4、由於濃度梯(ti)度的(de)存在，氣(qi)體分(fen)子向(xiang)輪(lun)胎(tai)外(wai)側(ce)的橡膠材料內擴散(san)；
5、擴散(san)到橡(xiang)膠外側(ce)的氣(qi)體分(fen)子解(jie)吸(xi)至(zhi)空氣(qi)中。
氣(qi)體分(fen)子不(bu)停地進行(xing)上述(shu)過程(cheng)，後(hou)導(dao)致(zhi)輪胎(tai)的(de)壓力(li)越來(lai)越低。這(zhe)種滲(shen)透過程(cheng)非(fei)常(chang)細(xi)微(wei)，用(yong)常(chang)規的檢(jian)測方(fang)法無法檢測到。

圖(tu)1.氣(qi)體分(fen)子滲透過程(cheng)示(shi)意(yi)圖(tu)
氣(qi)體滲透的(de)影響(xiang)因素(su)：
㈠ 輪(lun)胎(tai)材(cai)料本身的的影響(xiang)。
如圖(tu)1所(suo)示(shi)氣(qi)體穿過橡(xiang)膠層的幾個(ge)步(bu)驟(zhou)中，擴散(san)是(shi)氣(qi)體滲透過程(cheng)中慢(man)又(you)是(shi)關(guan)鍵的步驟(zhou)，當(dang)同壹(yi)種氣(qi)體透過不(bu)同(tong)的(de)材(cai)料時，氣(qi)體滲透量主要(yao)取(qu)決(jue)於氣(qi)體在材(cai)料中的(de)擴散(san)系(xi)數(shu)。氣(qi)體的擴散(san)現象(xiang)遵(zun)循Fick Law（費(fei)克(ke)定(ding)律）：

式(shi)中，J ——擴散(san)量，單位(wei)為(wei)g/s；
A ——擴散(san)發(fa)生(sheng)的截面積(ji)，單位(wei)為(wei)m2；
D——擴散(san)系(xi)數(shu)，單位(wei)為(wei)m2/s；
c1——濃度，單位(wei)為(wei)g/m3；
z——距(ju)離(li)，單位(wei)為(wei)m。
這(zhe)是費(fei)克(ke)定(ding)律的(de)壹種形(xing)式。費(fei)克(ke)稱其(qi)中的(de)D為(wei)“決(jue)定(ding)於物(wu)體本性的常(chang)數(shu)”，這(zhe)就(jiu)是擴散(san)系(xi)數(shu)，擴散(san)系(xi)數(shu)D取(qu)決(jue)於氣(qi)體和(he)材(cai)料之間的(de)分(fen)配系(xi)數(shu)。不(bu)同(tong)橡(xiang)膠材料的D是(shi)不(bu)同(tong)的(de)，即使(shi)是同壹(yi)種橡(xiang)膠材料，由於原料、生(sheng)產工(gong)藝的(de)不(bu)同(tong)，其(qi)物(wu)性常數(shu)D也(ye)會(hui)有(you)所差(cha)異(yi)。需(xu)要(yao)強調(tiao)的(de)是(shi)，橡膠材料在使(shi)用(yong)過程(cheng)中，會(hui)逐漸老(lao)化(hua)，其(qi)常(chang)數(shu)D也(ye)會(hui)隨(sui)之(zhi)變(bian)化(hua)。
㈡ 溫度的(de)影響(xiang)
擴散(san)系(xi)數(shu)D與(yu)溫度有(you)關，溫度越高(gao)，高(gao)分(fen)子鏈運(yun)動(dong)越劇(ju)烈，氣(qi)體分(fen)子擴散(san)越容(rong)易(yi)，擴散(san)系(xi)數(shu)D隨(sui)溫度的(de)升高而增(zeng)加(jia)。擴散(san)系(xi)數(shu)D和(he)溫度的(de)關系(xi)遵(zun)循Arrhenius公(gong)式：

式(shi)中，T ——溫度，單位(wei)為(wei)K；
△E0——擴散(san)活(huo)化(hua)能，單位(wei)為(wei)J/mol；
D0——無(wu)限稀(xi)釋(shi)情(qing)況下滲透組(zu)分(fen)的擴散(san)系(xi)數(shu)，單位(wei)為(wei)m2/s；
R——普(pu)適(shi)氣(qi)體常數(shu)，數(shu)值為(wei)8.3143J/K·mol。
㈢ 胎(tai)內(nei)充填氣(qi)體的影響(xiang)
汽車(che)輪胎(tai)充填的(de)氣(qi)體為(wei)壓縮(suo)空氣(qi)時，氣(qi)體內通(tong)常(chang)含(han)有(you)水(shui)分(fen)、油，會(hui)使(shi)輪圈電鍍(du)層被空氣(qi)中的(de)氧(yang)氣(qi)氧化(hua)，而導(dao)致(zhi)密(mi)封(feng)不(bu)嚴(yan)密(mi)，造(zao)成胎(tai)內(nei)氣(qi)體外泄(xie)。同(tong)時由於水(shui)分(fen)、油、氧氣(qi)的存在，也(ye)會(hui)加(jia)劇(ju)輪胎(tai)橡(xiang)膠的老(lao)化(hua)，而加速氣(qi)體的滲(shen)透。
在(zai)Arrhenius公(gong)式(shi)中，ΔED表(biao)示(shi)擴散(san)活(huo)化(hua)能，它(ta)隨(sui)氣(qi)體分(fen)子直(zhi)徑的增(zeng)加(jia)而增(zeng)大，分(fen)子直(zhi)徑的微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)，會(hui)引(yin)起(qi)ΔE0的迅速增(zeng)加(jia)，而導(dao)致(zhi)分(fen)子擴散(san)困(kun)難。表(biao)1中列(lie)舉了(le)空氣(qi)中含(han)量比較高的(de)幾種氣(qi)體分(fen)子的直(zhi)徑。經(jing)試(shi)驗驗證，對(dui)於同壹種橡(xiang)膠，氧氣(qi)的滲(shen)透量約(yue)是氮(dan)氣(qi)4倍，二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)的滲透量約(yue)是氮(dan)氣(qi)的8倍(bei)。這(zhe)就(jiu)是為(wei)什(shen)麽(me)輪胎(tai)總(zong)是選(xuan)擇充氮(dan)氣(qi)的原(yuan)因(yin)。

表(biao)1 氣(qi)體分(fen)子尺(chi)寸(cun)
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