مقدمة
عند تحليل موانع التسرب أو الحشيات، تكون الاستجابة الديناميكية السريعة التي ترتبط مباشرةً بخصائص المواد الديناميكية الميكانيكية ذات أهمية أساسية. عادة، إذا حدث "تسرب"، فإن قوى الاستعادة ليست قوية بما فيه الكفاية. لسوء الحظ، تعتمد هذه الخصائص على درجة الحرارة، وبالطبع على التردد المطبق. يوفر DMTA وسيلة قوية لتحليل حدود الفشل هذه من خلال تطبيق عمليات مسح ديناميكي للإجهاد يتم إجراؤها تحت ظروف تحميل مختلفة مثل التحميل المسبق أو التردد أو درجة الحرارة. ويعتبر جهاز EPLEXXOR 500 N من شركة NETZSCH GABO Instruments (الشكل 1) مناسبًا بشكل مثالي لمثل هذه القياسات.
يوضح المثال التالي الوضع بمزيد من التفصيل:
- تشوه ثابت بنسبة 20% تقريبًا
- تردد 10 هرتز
- قوة استعادة عالية مطلوبة
- تخميد منخفض، على سبيل المثال، مرونة عالية مطلوبة
تم الضغط على حلقة على شكل حرف O (انظر الشكل 2) بقطر خارجي 10 مم وسمك حلقة 1 مم مع إجهاد مسبق ثابت يبلغ حوالي 20% من السمك. في خطوة ثانية، تم فرض تذبذب ميكانيكي مع تشوه ديناميكي بسعات تتراوح بين 1% و10% من السُمك. كان تردد الاختبار 10 هرتز. خلال النصف الأول من فترة التذبذب، تم ضغط الحشية خلال النصف الأول من فترة التذبذب، بينما تم تحرير الحشية خلال النصف الثاني. من الناحية المثالية، يجب أن تتفاعل الحلقة الدائرية "بسرعة كافية" وتتبع الحركة الناجمة عن التذبذب، حتى في النصف الثاني أثناء إجراء التحرير.
لضمان الختم المثالي، من الضروري عدم حدوث "فجوة" بين الحلقة O ونظيرتها الميكانيكية.
تكون الحلقة O قادرة على تحقيق ذلك إذا كان التخميد (tanδ) منخفضًا جدًا ويتم تخزين ما يكفي من الطاقة بشكل مرن (= معامل تخزين مرتفع).
إذا كان التخميد مرتفعًا جدًا (حتى عند مستوى مقبول من المعامل)، لا يمكن للحلقة O-الحلقة أن تتبع الحركة وبالتالي يحدث "تسرب".
يوضح الشكل 3 نتائج الاختبار لمركبين من المطاط الصناعي. تُظهر العينة 1 (الزرقاء) معامل أعلى من العينة 2 (الحمراء). تتطابق درجة تان δ للمادتين بشكل أو بآخر ضمن نطاق إجهاد يتراوح بين 0.01% إلى 0.1%.
يبدو أن المادة 1 توفر خصائص حشية ديناميكية أفضل بكثير، إذا اقتصر التطبيق على التشوهات الصغيرة فقط.
ومع ذلك، فإن الخواص الميكانيكية لكلتا المادتين تتغير بشكل كبير عند التشوهات الأعلى (بين 1% و10% سعة انفعال ديناميكي).
على الرغم من أن المعادلات عند سعة إجهاد ديناميكي بنسبة 10% ليست بعيدة عن بعضها البعض، فإن قيمة tanδ للعينة 1 (الأزرق) عند نفس التشوه، أعلى بنسبة 50% تقريبًا من قيمة tanδ للعينة 2 (الأحمر). وهذا يعني أن خسائر الطاقة أعلى بكثير. تسوء خصائص الاستعادة الديناميكية للعينة 1 (الأزرق) بشكل كبير مع زيادة الإجهاد الديناميكي. وبالتالي، يمكن أن يحدث تسرب. مع أخذ هذه الاعتبارات في الحسبان، ستكون العينة 2 هي المادة المفضلة للاستخدام في تطبيق الختم.
الخاتمة
يوفر Eplexor® 500 N خيار المقارنة المباشرة للأجزاء ذات التركيبات المختلفة ويعطي نظرة ثاقبة لسلوك المادة. ولذلك فهو مفيد ليس فقط في مراقبة الجودة ولكن أيضًا في مهام البحث والتطوير. في حالة موانع التسرب والحشيات، من الممكن قياس سلوك التخميد عند التشوهات العالية.