ما هي الإيلاستومرات التقنية؟

تتميز اللدائن التقنية بسلوك مرن ممتاز. ويمكن أن تتشوه مرارًا وتكرارًا وتعود إلى طولها الأصلي تقريبًا بعد تخفيفها ميكانيكيًا. واعتمادًا على النوع، يمكن للإستومر التقني تخزين الطاقة الميكانيكية أو تبديدها بشكل فعال، أي تحويلها. وهذا هو السبب في استخدامها في العديد من تطبيقات التحكم في الاهتزازات، كما هو الحال في الإطارات، وممتصات الاهتزازات في المركبات ذات المحركات والسكك الحديدية، وأحزمة النقل، وموانع التسرب، والخراطيم، وما إلى ذلك.

السلوك اللزوجة المرن

يمكن تحميل اللدائن التقنية إما بشكل ثابت أو ديناميكي أو كليهما في نفس الوقت. في حالة الحمل الساكن، يكون الحمل ثابتًا بمرور الوقت وغالبًا ما يكون متناسبًا مع وزنه. ومع ذلك، فإن الحمل الديناميكي هو دالة للزمن ويكون إما مفروضًا خارجيًا (سلبي) أو محددًا بواسطة محرك (نشط). تحدث الأحمال الديناميكية، على سبيل المثال، بسبب المؤثرات الخارجية مثل الزلازل أو أمواج البحر أو الرياح القوية. كما تحدث أيضاً في عدد كبير من الأنظمة التقنية نتيجة لتحرك الكتل بشكل دوري. يتم تحديد الخصائص اللزوجة المرنة لمركبات المطاط الصناعي في درجات حرارة وترددات مختلفة عن طريق التحليل الديناميكي الميكانيكي (DMA). تم تصميم أنظمة DMA لمراقبة الجودة والمواد وكذلك إطلاق المنتج وتطوير المواد. بالنسبة للأحمال الديناميكية الساكنة، يتم أولاً تعيين الأحمال الثابتة ثم يتنوع الحمل الديناميكي لكل حمل ثابت. وبالتالي، تتعرض العينة لحمل ميكانيكي متغير جيبيًا بتردد ثابت وسعة ثابتة.

DMA GABO Eplexor^® - 2 محركات أقراص مستقلة

الميزة الرئيسية لأنظمة DMA GABO Eplexor^® هي التوليد/الإعداد المستقل للأحمال الثابتة والديناميكية. يتم توليد التحميل المسبق الثابت بواسطة محرك مؤازر ويتم إدخاله في العينة عبر محول الطاقة وحامل العينة. يتم توليد الحمل الديناميكي بواسطة مذبذب كهروديناميكي ويتم نقله أيضًا إلى العينة. على الرغم من أن استخدام محركين مستقلين يتطلب جهدًا تقنيًا أكبر، إلا أنه يؤدي أيضًا إلى مرونة أعلى بكثير في الاستخدام.

الحمل الثابت والديناميكي

على النقيض من تجارب القص، من الضروري للغاية في اختبارات الشد والضغط والانحناء أن يكون الحمل المسبق الساكن أعلى من الحمل الديناميكي. ويرجع هذا التقييد إلى حقيقة أن عينة الشد يمكن أن تنثني تحت أحمال الشد المتناوبة إذا تجاوزت سعة الحمل الديناميكي مكون الحمل الساكن. تؤدي أحمال الضغط المتناوبة إلى فقدان مؤقت للتلامس بين العينة وحامل العينة. وفي هذه الحالة لا يمكن إجراء اختبار صحيح خالٍ من الشد في هذه الحالة.

"السماح بالحمل المتناوب"

بالنسبة لبعض التطبيقات مثل سيور الناقل المطاطية أو سيور القيادة أو المحامل المطاطية المعدنية، قد تحدث انحرافات عن القاعدة المذكورة أعلاه - أن الحمل المسبق الساكن يجب أن يكون أعلى من الحمل الديناميكي الفعلي - في الممارسة العملية إذا تم منع الالتواء أو الرفع بواسطة تدابير تقنية أخرى. عن طريق معلمة "السماح بالحمل المتناوب"، تتم إزالة القيد الذي ينص على أن السعة الديناميكية يجب أن تكون أصغر من الحمل الساكن، إذا لزم الأمر. في هذا الوضع، من الممكن أيضًا في هذا الوضع محاكاة حالة التحميل للتطبيق المعني بالضبط (انظر الشكل 1). بالنسبة لظروف التحميل هذه، يوصى عمومًا بالعينات القصيرة والسميكة لأنها لا تميل إلى "الانتفاخ" كما تفعل العينات الطويلة والرفيعة.

تأثير باين من فولكانيسات SBR Vulcanisates المملوءة بالكربون الأسود

يوضح الشكل 2 مثالاً لمسح الحمل الديناميكي تحت إجهاد الشد لعينة SBR المملوءة بالكربون الأسود. تم إجراء القياس عند درجة حرارة الغرفة وتردد 10 هرتز. في الاختبار الأول، تم زيادة سعة التشوه الديناميكي تدريجيًا من 0.05% إلى 10% (المنحنى الأزرق)؛ في الاختبار الثاني، تم إجراء ذلك في الاتجاه المعاكس وتم تقليل السعة الديناميكية تدريجيًا من 10% إلى السعة الأولية البالغة 0.05% (المنحنى الأحمر). لم يتم تطبيق إجهاد مسبق ثابت هنا. يتناقص معامل المرونة |E*| مع زيادة سعة التشوه (الشكل 2، المنحنى الأزرق). ويُعرف اعتماد معامل التخزين على سعة التشوه في اللدائن المملوءة أيضًا بتأثير باين.

تأثير مولينز

مع تناقص سعة التشوه (الشكل 2، المنحنى الأحمر)، يزداد |E*|، ولكنه لا يصل إلى ميل المنحنى "البكر" (المنحنى الأزرق). يُعرف تأثير تليين التوتر هذا باسم تأثير مولينز. إن التغييرات العكسية وغير العكسية في مصفوفة البوليمر، وهيكل التشابك المتشابك وشبكة الحشو أثناء التحميل هي المسؤولة عن هذا السلوك. وتشمل بعض الأسباب امتصاص أجزاء السلسلة الممتزّة من سطح الحشو، وكسر نقاط الارتباط المتشابك و/أو انهيار تكتل الحشو تحت تأثير الإجهاد الميكانيكي.

الملخص

تسمح مرونة جهاز DMA GABO Eplexor^® من خلال محركات الأقراص المستقلة بتحقيق مجموعة كبيرة ومتنوعة من ظروف الاختبار من التطبيقات العملية في بيئة المختبر، كما هو موضح في المثال أعلاه للتغير الديناميكي للتشوه الديناميكي. تعرف على المزيد عن DMA GABO Eplexor^® هنا!