Introduktion
Inden for teknologi bruges udtrykket "tætning" til at beskrive elementer eller strukturer, der har til opgave at forhindre eller begrænse uønsket materialeoverførsel fra et sted til et andet. Hvis f.eks. en stophane stadig drypper, er dens tætning defekt [1]. Elastomertætninger bruges i tekniske applikationer og udfører en lang række tætningsopgaver. Afhængigt af anvendelsen omfatter de vigtigste områder valg af materialer, deres design, den nødvendige tætningsgeometri eller tætningsform og selvfølgelig de fysiske og kemiske grænsebetingelser, som de skræddersyede tætninger skal bruges under.
Derfor er detaljeret viden om de fysiske og kemiske forhold, som applikationen udsættes for - f.eks. temperatur- og trykområder, kemisk resistens og dermed valg af egnede inerte stoffer - en forudsætning for et vellykket design af en tætning.
Modstand i medierne
Det er dog ikke nok kun at se på kildematerialernes (uddannelsernes) mediebestandighed, f.eks. i en teknisk kemisk produktionskæde. Forseglingen skal også være kemisk resistent over for de produkter, der produceres i fremstillingsprocessen. Den nødvendige mediebestandighed påvirkes derfor af de medier, der er i kontakt med de medier, der skal adskilles eller forsegles, de medier, der dannes under drift, den omgivende luft, tilsætningsstoffer som f.eks. smøremidler og forbrugsstoffer som f.eks. rengøringsmidler.
Temperaturstabilitet
Driftstemperaturområdet for tætningsmaterialer bestemmes ud fra en mulig kontinuerlig driftstemperatur med tilstrækkelige sikkerhedsreserver. Man skal også huske på, at der kan ske NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydningsreaktioner under drift, som får tætningsmaterialet til at krympe eller svulme op. Desuden kan startbetingelserne ændre sig på grund af temperatur, tryk og slitage.
Ud over egnethedstestene er grundig materialetestning en vigtig del af udviklingsprocessen for elastomertætninger. Krybeeksperimenter spiller en vigtig rolle i den forbindelse.
Hvad er Creep Recovery-tests?
Under en gendannelsestest deformeres en elastomerprøve, normalt en cylindrisk prøve, der udsættes for en trykbelastning, ved en konstant temperatur i et forudbestemt tidsrum. Dette efterfølges af en aflastningsfase (dvs. ingen 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/kraft), som normalt finder sted ved samme temperatur. Også her indstilles en defineret tidsperiode til "prøvegenopretning". Ved aflastning vil en ideel tætning straks "rette sig op" uden nogen tidsforsinkelse til starthøjden (f.eks. en elastisk fjeder).
Virkelige tætninger opfører sig dog anderledes end dette. Afhængigt af materialet, dets indre struktur, omgivelsestemperaturen og indflydelsen fra medium kan "hævnings-" eller genoprettelsesprocesserne forløbe meget forskelligt. Det kan ofte tage flere timer eller endda dage, før den oprindelige højde er nået igen. Der er også mulighed for, at materialer ikke længere når deres oprindelige højde og forbliver permanent, irreversibelt deformerede. Et vigtigt kvalitetskriterium for en forsegling er dens genoprettende egenskaber:
Hvor hurtigt og på hvilket niveau i forhold til det "jomfruelige" udgangsniveau genopretter materialet sig selv i testen?
Målebetingelser
Som regel kræves der såkaldte "bulk"-egenskaber i materialetestning for at kunne drage signifikante, pålidelige konklusioner. Det, der menes her, er en large-volumenprøve. Hvis dimensionerne på prøverne er for small, bliver forholdet mellem prøveoverflade og prøvevolumen ugunstigt. De opnåede testresultater kan så ikke længere bruges direkte til at udlede materialeegenskaberne. Af denne grund bør large-volumenprøver udsættes for de deformationer, der forekommer i applikationen.
I dette eksempel udføres krybetest på en cylindrisk carbon black-fyldt prøve (højde: 25 mm, diameter: 20 mm) af et elastomerisk tætningsmateriale ved stuetemperatur i en højbelastet DMA GABO Eplexor® 2000 N.
Til dette formål blev der anvendt en statisk kompression på 40 % baseret på den oprindelige prøvehøjde. Denne deformation blev reguleret i en periode på en time og holdt konstant.
Derefter blev den statiske kraft, der var nødvendig for at komprimere med 40 %, "pludseligt" fjernet, en kontaktkraft på 2 N blev påført, og den resulterende gendannelsesproces blev registreret i en time. Denne lave kraftkomponent har ingen som helst indflydelse på "udretningsprocessen", men er nødvendig for at holde prøven fast.
Resultater af målinger
Figur 1 viser tidsforløbet for deformationen og spændingen under krybegenoprettelsestesten.
Prøven komprimeres med 40 %. Til at begynde med stiger den mekaniske 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 kraftigt. Den nødvendige startkraft er ca. 2.400 N (7,5 MPa x 314 mm2 ~2.400 N). Hvis den deformerede tilstand opretholdes i en periode på en time, måles et fald i den påførte spænding. Afhængigt af de anvendte materialer, deres indre struktur og sammensætning kan den stofspecifikke indre molekylære mobilitet ofte være meget forskellig. Gennem såkaldte afslapningsprocesser gennemgår materialerne en reduktion af den påførte StressStress defineres som et kraftniveau, der påføres en prøve med et veldefineret tværsnit. (Spænding = kraft/areal). Prøver med et cirkulært eller rektangulært tværsnit kan komprimeres eller strækkes. Elastiske materialer som gummi kan strækkes op til 5 til 10 gange deres oprindelige længde.stress ved forskellige hastigheder. Det spændingsniveau, der er nået, og den tid, der er gået, før man nåede frem til denne "kvasistationære" tilstand, giver oplysninger om den langsigtede adfærd og gør det muligt at vurdere egenskabsprofilen i virkelige anvendelser. I dette tilfælde når spændingen en næsten konstant værdi på 5,5 MPa.
I et andet trin fjernes den statiske kraft pludseligt, og der påføres en kontaktkraft på 2 N for at holde prøven fast. Denne spændingsreduktion ledsages af en spontan omvendt deformation, som varer i relativt kort tid i dette tilfælde. Prøven kryber eller udvider sig, og efter kun en time når den sin fulde gendannelsestilstand, som kun er 94 % (100 % - 6 % = 94 %) af dens oprindelige længde. Den permanente kompression på 6 % er baseret på den ikke-lineære, viskoelastiske opførsel af det materiale, der er testet her, og indikerer en irreversibel tilstand.
Konklusion
Krybetest registrerer ændringen i længden af elastomertætninger som en funktion af 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, holdetid og temperatur. De er et uundværligt middel til at kontrollere og verificere kravene til elastomertætninger.
Den undersøgte prøve viste en permanent kompression på 6 % efter en belastnings- og aflastningsfase og kunne ikke vende tilbage til sin oprindelige form.
Afgørende faktorer for en vellykket måling er instrumentets maksimale kraft, det maskinspecifikke deformationsområde og naturligvis en stabil temperaturkontrol, som skal dække det størst mulige temperaturområde. En højbelastnings-DMA af typen GABO Eplexor® 2000 N eller, endnu bedre, en højbelastnings-DMA af typen GABO Eplexor® 4000 N er det første valg.