一种锥形橡胶弹簧粘接实验拐点的判定方法与流程

1.本发明属于锥形橡胶弹簧粘接性能测试技术领域，尤其涉及一种锥形橡胶弹簧粘接实验拐点的判定方法。


背景技术：

2.目前，粘接实验为锥形橡胶弹簧的例行实验，在粘接实验过程中不可避免的会出现粘接拐点(曲线抖动)，造成产品报废。产生拐点的原因多为粘接实验过程中发生橡胶本体间的破坏以及胶黏剂粘接不良。橡胶本体间的破坏更多的是由于橡胶与粘接实验力值不匹配造成的，粘接实验过程中力值过大导致橡胶本体拉破，而胶黏剂粘接不良造成的破坏更多的是喷涂、硫化工艺问题造成的，但无论何种原因都会影响后续产品使用，且各问题对应的优化整改方案各不相同，其中橡胶本体间的破坏是可以通过产品试制阶段优化粘接实验及橡胶配方等方式完全避免的。但至今为止并未出现相对便捷有效的方法对粘接实验拐点原因进行判定，主要还是通过破坏拐点产品寻找缺陷点的方法来对粘接拐点产生的原因进行判定，之后再根据判定结果进行相应的整改。采用破坏拐点产品寻找缺陷点分析的这种方法十分费时费力，且随机性较大，需花时间及人力对拐点产品进行解剖，且有的产品内部缺陷较小并不一定每次都能通过破坏的方法找到缺陷点，使得无法及时准确的判断造成缺陷的原因，过程复杂且对后续产品工艺优化造成困难。


技术实现要素：

3.本发明针对上述技术问题，提出一种锥形橡胶弹簧粘接实验拐点的判定方法，该方法通过对粘接实验的实验数据及实验曲线进行二次分析，从而判定拐点产生的原因，避免了破坏实验造成的时间、人力的浪费，且不会存在找不到缺陷点的情况，避免了随机性的问题，具有适用性广、准确性高的优点。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种锥形橡胶弹簧粘接实验拐点的判定方法，包括以下步骤：
5.实验曲线生成步骤：获取锥形橡胶弹簧粘接实验的实验数据，并生成实验曲线，所述实验数据包括力值、位移和时间；
6.数据处理步骤：获取所述实验曲线上相邻数据点间的力值差以及时间差，并根据预设条件筛选出有效力值差；
7.变化率计算步骤：所述有效力值差除以对应的所述时间差计算得出变化率；
8.拐点判定步骤：根据所述变化率及所述实验数据生成变化率曲线，若变化率曲线存在明显的先下降后上升的曲线段，则通过拐点发生的位置判定拐点产生的原因，并生成判定结果。
9.其中一些实施例中，所述数据处理步骤中，所述预设条件为：若力值差出现零点，则去掉零点以及零点前后的两个力值差。
10.其中一些实施例中，所述拐点判定步骤中，通过所述变化率对时间作图生成变化
率曲线。
11.其中一些实施例中，所述拐点判定步骤中，通过所述变化率对位移作图生成变化率曲线。
12.其中一些实施例中，所述拐点判定步骤包括：
13.若所述拐点发生在变化率曲线的前期下降段，则判定所述拐点产生的原因为胶黏剂粘接不良；
14.若所述拐点发生在变化率曲线的后期上升段，则判定所述拐点产生的原因为橡胶本体破坏。
15.其中一些实施例中，所述判定方法还包括产品优化步骤：根据所述拐点产生的原因对后续锥形橡胶弹簧的优化提出指导意见。
16.其中一些实施例中，所述产品优化步骤包括：
17.若所述拐点产生的原因为胶黏剂粘接不良，则需通过调整硫化、喷涂工艺的方式对产品进行优化；
18.若所述拐点产生的原因为橡胶本体破坏，则需通过调整制胚工艺、配方以及实验参数的方式对产品进行优化。
19.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
20.本发明提供的锥形橡胶弹簧粘接实验拐点的判定方法，不需要对拐点产品进行解剖，仅通过对锥形橡胶弹簧粘接实验的实验数据进行分析，即可对拐点产生的原因进行判定，避免了进行拐点产品的破坏实验从而造成的时间、人力浪费，且不会存在找不到缺陷点的情况，避免了随机性的问题，其适用性广、准确性高，同时便于对后续产品的优化提出指导意见。
附图说明
21.图1为本发明实施例提供的判定方法的整体流程图；
22.图2为本发明实施例有限元模型拐点位置内部应力图；
23.图3为本发明实施例有限元模型粘接实验最大位移时内应力；
24.图4为本发明实施例拐点在上升段的拐点锥形橡胶弹簧的变化率曲线；
25.图5为本发明实施例拐点锥形橡胶弹簧解剖端面示意图；
26.图6为本发明实施例拐点在非上升段的拐点锥形橡胶弹簧的粘接实验的实验曲线；
27.图7为图6实验曲线对应的变化率曲线；
28.图8为本发明实施例拐点锥形橡胶弹簧芯轴部位破坏示意图；
29.图9为本发明实施例90
°
剥离拉伸实验破坏试样图；
30.图10为本发明实施例90
°
剥离拉伸实验的实验曲线；
31.图11为本发明实施例90
°
剥离拉伸实验的变化率曲线；
32.图12为本发明实施例两板法拉伸实验的实验曲线；
33.图13为本发明实施例两板法拉伸实验的变化率曲线；
34.图14为本发明实施例两板法拉伸实验破坏试样图；
35.图15为本发明实施例锥形橡胶弹簧标准试样拉伸实验的实验曲线；
36.图16为本发明实施例锥形橡胶弹簧标准试样拉伸实验的变化率曲线；
37.图17为本发明实施例锥形橡胶弹簧标准试样剖视图；
38.图18为本发明实施例锥形橡胶弹簧标准试样图。
39.其中：1、橡胶本体破坏；2、胶黏剂粘接不良。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.参考图1，本发明一种锥形橡胶弹簧粘接实验拐点的判定方法的一个示意性实施例中，包括以下步骤：
45.s1、获取锥形橡胶弹簧粘接实验的实验数据，并生成实验曲线，所述实验数据包括力值、位移和时间；
46.s2、获取所述实验曲线上相邻数据点间的力值差以及时间差，并根据预设条件筛选出有效力值差；
47.s3、所述有效力值差除以对应的所述时间差计算得出变化率；
48.s4、根据所述变化率及所述实验数据生成变化率曲线，若变化率曲线存在明显的先下降后上升的曲线段，则通过拐点发生的位置判定拐点产生的原因，并生成判定结果；
49.s5、根据所述拐点产生的原因对后续锥形橡胶弹簧的优化提出指导意见。
50.具体地说，本发明通过对锥形橡胶弹簧的粘接实验的实验曲线进行二次处理，即通过对实验曲线上的每个数据点求力值差、时间差的方法，从而获得每个数据点对应变化速率的变化率曲线，结合变化率曲线形状及拐点分布的位置可以对造成拐点的原因进行判定，并根据判定结果对产品进行优化。示意性的，本实施例步骤s2中的预设条件为：若力值差出现零点，则去掉零点以及零点前后的两个力值差，该步骤可去掉粘接实验过程中数据波动的点如设备跳点。进一步的，步骤s4中，通过所述变化率对位移作图生成变化率曲线。具体的，通过每个数据点求得的变化率对每个数据点对应的位移作变化率曲线。在某些实
施例中，步骤s4中还可以通过所述变化率对时间作图生成变化率曲线。
51.进一步的，步骤s4中具体包括以下步骤：
52.若拐点发生在变化率曲线的前期下降段，则判定拐点产生的原因为胶黏剂粘接不良；
53.若拐点发生在变化率曲线的后期上升段，则判定拐点产生的原因为橡胶本体破坏。
54.进一步的，本实施例中，步骤s5具体包括以下步骤：
55.若拐点产生的原因为胶黏剂粘接不良，则需通过调整硫化、喷涂工艺的方式对产品进行优化；
56.若拐点产生的原因为橡胶本体破坏，则需通过调整制胚工艺、配方以及实验参数的方式对产品进行优化。
57.具体的说，对于变化率曲线上升段的拐点需通过调整制胚工艺、配方、实验参数等方法对产品进行优化，保证产品在粘接实验过程中不会发生橡胶本体破坏，导致产品报废。对于变化率曲线前期下降段出现的拐点需对硫化、喷涂工艺进行排查，保证其工艺稳定性以此避免此类缺陷，导致产品报废。
58.具体地说，拐点产生的原因多为胶黏剂粘接不良或橡胶本体破坏。本发明根据变化率曲线以及拐点分布的位置对拐点产生的原因进行判定，为了进一步验证本发明判定的正确性，以下通过两种验证方法对其进行验证。
59.一、建立有限元模型使用应力分析进行验证
60.使用有限元分析建立合理模型，验证不同位移下内应力的变化。拐点位置内部应力图如图2所示，粘接实验最大位移时内部应力图如图3所示。图2处内部最大内应力为4mpa，图3处内部最大内应力为6mpa，结合四板剪切法(gbt12830
‑
2008)所得实验数据(纯剪切状态下橡胶
‑
橡胶破坏所需应力)如表1所示，通过表1中的数据并结合多种配方实验可以看出，破坏力基本都在4mpa以上。说明在拐点位置前基本不会发生橡胶
‑
橡胶间的破坏即橡胶本体破坏，若在此位置之前发生拐点则基本可以判断为是由于胶黏剂粘接不良造成的。
61.表1不同配方四板剪切实验结果
62.序号粘接强度/mpa断面情况1(3.93 3.49 3.38)/3＝3.60橡胶本体破坏2(4.28 4.34 3.69)/3＝4.10橡胶本体破坏3(4.40 4.48 4.57)/3＝4.48橡胶本体破坏4(4.56 4.46 4.43)/3＝4.48橡胶本体破坏5(4.90 4.48 4.32)/3＝4.57橡胶本体破坏6(5.17 4.83 4.66)/3＝4.89橡胶本体破坏7(5.24 4.98 4.93)/3＝5.05橡胶本体破坏8(5.53 5.25 5.13)/3＝5.30橡胶本体破坏9(5.72 6.13 5.30)/3＝5.72橡胶本体破坏10(5.62 6.03 5.56)/3＝5.73橡胶本体破坏
63.二、对现有出现明显内部拐点的产品进行切割破坏进行验证
64.利用本方法对现有锥形橡胶弹簧粘接实验的实验数据进行二次处理，得到其变化
率曲线如图4所示，其为在后期上升段出现拐点的示意图。对此类曲线的拐点产品进行解剖破坏可以看到在解剖断面上存在明显的橡胶本体破坏1，如图5所示，与前述拐点产生原因的判定结果一致。
65.对变化率曲线非上升段即前期下降段出现的拐点如图7所示的拐点锥形橡胶弹簧进行破坏，其对应的粘接实验的实验曲线如图6所示，由图8中拐点锥形橡胶弹簧的芯轴部位破坏可以看出芯轴处存在较为明显的“薄层覆胶”即橡胶与胶黏剂粘接不良，映证前述拐点产生原因为胶黏剂粘接不良2的判定。
66.以下简单介绍本发明提供的锥形橡胶弹簧粘接实验拐点的判定方法的粘接实验及验证过程：
67.1、以90
°
剥离实验为例，分别对其实验曲线及变化率曲线作图
68.由于90
°
剥离实验的理想破坏形式为滑移
‑
破坏形式，即内部橡胶呈现阶段式的破坏即橡胶本体破坏，表现在试样断面上为波浪形态的附胶如图9所示，在剥离拉伸实验曲线里表现为多个拐点抖动如图10所示，但对于实际产品使用来说当出现第一次破坏滑移时内部已出现明显缺陷，该缺陷大大影响产品的使用寿命，为进一步分析此类情况，使用本发明方法得出变化率曲线如图11所示，可以看到在标准试样发生第一次内部破坏时变化率曲线存在一个明显的上升段，且滑移破坏均发生在此上升段，即曲线抖动集中在此上升段。继续参考图11，需要说明的是，变化率曲线一开始的预压阶段会出现上升段，此预压上升段为前期上升段，可忽略。
69.2、以两板法实验为例，分别对其实验曲线及变化率曲线作图
70.由于此标准试验方法为完全的拉伸破坏，当产品出现明显内部缺陷后实验曲线表现为明显的阶梯式下降参考图12，破坏类型为图14所示的橡胶本体破坏，为进一步分析此类情况，使用本发明方法得出其变化率曲线如图13所示，可以看到在标准试样发生内部破坏时变化率也存在一个上升段，且破坏同样均发生在此上升段，曲线抖动集中在此上升段。同样需要说明的是，参考图13，变化率曲线一开始的预压阶段会出现上升段，此预压上升段为前期上升段，可忽略。
71.3、以标准试样粘接实验为例，分别对其实验曲线及变化率曲线作图。
72.通过对上述标准实验的实验曲线分析可以看到，在发生明显内部缺陷前其变化率曲线均会出现一段较为明显的上升段，为了验证此结论是否对锥形橡胶弹簧拐点具有指导意义，首先以只有芯轴、外套的标准样件进行粘接实验直至试样完全破坏。参考图17、图18，破坏后的标准样件可以看到骨架覆胶率良好，即发生的是橡胶本体破坏，所得粘接实验的实验曲线如图15所示、变化率曲线如图16所示。同样可以看到在实验曲线发生明显下降即产品表现出明显拉伸破坏之前其变化率曲线同样存在明显的上升段，且在此上升段中出现了许多明显的拐点抖动这说明此时内部已经发生破坏缺陷只是标准样件存在一定程度的胶层厚度所以此时并未表现出明显的橡胶破坏。
73.通过对现有锥形橡胶弹簧，作粘接实验的变化率曲线，结合其拐点分布统计数据，同样可以得出类似结论，即锥形橡胶弹簧粘接实验的变化率曲线在最后一段表现出与标准样件相似的明显上升段，通过对此类拐点锥形橡胶弹簧进行破坏实验，可以发现明显的橡胶本体破坏。集合标准试样及拐点锥形橡胶弹簧破坏分析的结果来看，发生在此段的拐点多为橡胶本体破坏，即橡胶本身的拉伸破坏，而在其上升段前出现的拐点多由粘接不良所
致，可以通过此方法在产品试制阶段对产品拐点进行判定,若在上升段出现拐点，那么多为橡胶本体破坏，即粘接实验力值与橡胶不匹配造成的，需对粘接实验及产品配方等方面进行优化，保证在粘接实验过程中变化率曲线不会出现明显上升段，避免此类缺陷造成的拐点，若在上升段前即前期下降段出现拐点，则需要对喷涂及硫化工艺进行优化，保证胶黏剂粘接效果良好。
74.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。