Introduktion
Når man analyserer tætninger eller pakninger, er en hurtig dynamisk respons, som er direkte relateret til deres dynamisk-mekaniske materialeegenskaber, af primær interesse. Hvis der opstår "lækage", er de genoprettende kræfter typisk ikke stærke nok. Desværre afhænger disse egenskaber af temperaturen og selvfølgelig af den anvendte frekvens. DMTA giver et effektivt middel til at analysere disse fejlgrænser ved at anvende dynamiske strain sweeps, der udføres under forskellige belastningsforhold som forspænding, frekvens eller temperatur. Ideelt egnet til sådanne målinger er Eplexor® 500 N fra NETZSCH GABO Instruments (figur 1).
Følgende eksempel illustrerer situationen mere detaljeret:
- Statisk deformation på ca. 20 %.
- Frekvens på 10 Hz
- Høj genoprettelseskraft påkrævet
- Lav dæmpning, f.eks. høj elasticitet kræves
En O-ring (se figur 2) med en ydre diameter på 10 mm og en ringtykkelse på 1 mm blev belastet med en statisk forspænding på ca. 20 % af tykkelsen. I et andet trin blev en mekanisk svingning med en dynamisk deformation med amplituder på mellem 1 % og 10 % af tykkelsen overlejret. Testfrekvensen var 10 Hz. I den første halvdel af svingningsperioden blev pakningen komprimeret, mens den i den anden halvdel blev frigivet. Ideelt set bør en O-ring reagere "hurtigt nok" og følge den bevægelse, der fremkaldes af svingningen, selv i den anden halvdel under frigørelsesproceduren.
For at sikre perfekt tætning er det afgørende, at der ikke opstår et "mellemrum" mellem O-ringen og den mekaniske modpart.
O-ringen er i stand til at opfylde dette, hvis dæmpningen (tanδ) er ret lav, og der lagres nok energi elastisk (= højt lagringsmodul).
Hvis dæmpningen er for høj (selv ved et acceptabelt niveau af modulet), kan O-ringen ikke følge bevægelsen, og der opstår derfor en "lækage".
Figur 3 viser testresultaterne for to elastomerblandinger. Prøve 1 (blå) viser et højere modul end prøve 2 (rød). De to materialers tanδ er mere eller mindre identiske inden for et spændingsområde på 0,01 % til 0,1 %.
Det ser ud til, at materiale 1 giver meget bedre dynamiske pakningsegenskaber, hvis anvendelsen kun begrænses til small deformationer.
Begge materialers mekaniske egenskaber ændrer sig dog drastisk ved højere deformationer (mellem 1 % og 10 % dynamisk spændingsamplitude).
Selvom modulerne ved 10 % dynamisk belastningsamplitude ikke er så langt fra hinanden, er tanδ-værdien for prøve 1 (blå) ved samme deformation ca. 50 % højere end tanδ-værdien for prøve 2 (rød). Det betyder, at energitabet er meget højere. De dynamiske genoprettelsesegenskaber for prøve 1 (blå) forværres betydeligt med stigende dynamisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning. Derfor kan der opstå lækage. Når man tager disse overvejelser i betragtning, vil prøve 2 være det foretrukne materiale til brug i en tætningsapplikation.
Konklusion
Eplexor® 500 N giver mulighed for direkte sammenligning af dele med forskellige sammensætninger og giver indsigt i et materiales opførsel. Det er derfor ikke kun en fordel ved kvalitetskontrol, men også ved forsknings- og udviklingsopgaver. Når det gælder tætninger og pakninger, er det muligt at måle dæmpningsadfærden ved høje deformationer.