Εισαγωγή
Κατά την ανάλυση σφραγίδων ή παρεμβυσμάτων, πρωταρχικό ενδιαφέρον παρουσιάζει η γρήγορη δυναμική απόκριση που σχετίζεται άμεσα με τις δυναμικές-μηχανικές ιδιότητες των υλικών τους. Συνήθως, εάν εμφανιστεί "διαρροή", οι δυνάμεις αποκατάστασης δεν είναι αρκετά ισχυρές. Δυστυχώς, οι ιδιότητες αυτές εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και, φυσικά, από την εφαρμοζόμενη συχνότητα. Το DMTA παρέχει ένα ισχυρό μέσο ανάλυσης αυτών των ορίων αστοχίας με την εφαρμογή δυναμικών σαρώσεων παραμόρφωσης που εκτελούνται υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτισης, όπως προφόρτιση, συχνότητα ή θερμοκρασία. Ιδανικά κατάλληλο για τέτοιες μετρήσεις είναι το Eplexor® 500 N της NETZSCH GABO Instruments (εικόνα 1).
Το ακόλουθο παράδειγμα απεικονίζει την κατάσταση με περισσότερες λεπτομέρειες:
- Στατική παραμόρφωση περίπου 20%
- Συχνότητα 10 Hz
- Απαιτείται υψηλή δύναμη αποκατάστασης
- Απαιτείται χαμηλή απόσβεση, π.χ. υψηλή ελαστικότητα
Ένας δακτύλιος Ο (βλέπε σχήμα 2) με εξωτερική διάμετρο 10 mm και πάχος δακτυλίου 1 mm καταπονήθηκε με στατική προπαραμόρφωση περίπου 20% του πάχους. Σε ένα δεύτερο βήμα, υπεβλήθη μια μηχανική ταλάντωση με δυναμική παραμόρφωση με πλάτος μεταξύ 1% και 10% του πάχους. Η συχνότητα δοκιμής ήταν 10 Hz. Κατά το πρώτο μισό της περιόδου ταλάντωσης, το παρέμβυσμα συμπιεζόταν, ενώ κατά το δεύτερο μισό, το παρέμβυσμα απελευθερωνόταν. Ιδανικά, ένας δακτύλιος Ο-ring θα πρέπει να αντιδρά "αρκετά γρήγορα" και να ακολουθεί την κίνηση που προκαλείται από την ταλάντωση, ακόμη και στο δεύτερο μισό κατά τη διαδικασία της απελευθέρωσης.
Για να διασφαλιστεί η τέλεια στεγανοποίηση, είναι επιτακτική ανάγκη να μην υπάρχει "κενό" μεταξύ του δακτυλίου Ο-ring και του μηχανικού αντιγράφου.
Ο δακτύλιος Ο-ring είναι σε θέση να το εκπληρώσει αυτό εάν η απόσβεση (tanδ) είναι αρκετά χαμηλή και αποθηκεύεται ελαστικά αρκετή ενέργεια (= υψηλό μέτρο αποθήκευσης).
Εάν η απόσβεση είναι πολύ υψηλή (ακόμη και σε ένα αποδεκτό επίπεδο του μέτρου ελαστικότητας), ο δακτύλιος Ο-ring δεν μπορεί να ακολουθήσει την κίνηση και, κατά συνέπεια, εμφανίζεται "διαρροή".
Στο Σχήμα 3 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της δοκιμής για δύο ελαστομερείς ενώσεις. Το δείγμα 1 (μπλε) παρουσιάζει υψηλότερο μέτρο απόσβεσης από το δείγμα 2 (κόκκινο). Το tanδ των δύο υλικών είναι λίγο-πολύ πανομοιότυπο σε ένα εύρος παραμορφώσεων από 0,01% έως 0,1%.
Φαίνεται ότι το υλικό 1 παρέχει πολύ καλύτερες δυναμικές ιδιότητες φλάντζας, εάν η εφαρμογή περιορίζεται μόνο σε παραμορφώσεις small.
Ωστόσο, οι μηχανικές ιδιότητες και των δύο υλικών αλλάζουν δραστικά σε υψηλότερες παραμορφώσεις (μεταξύ 1% και 10% δυναμικού πλάτους παραμόρφωσης).
Παρόλο που τα moduli σε πλάτος δυναμικής παραμόρφωσης 10% δεν απέχουν πολύ μεταξύ τους, η τιμή tanδ του δείγματος 1 (μπλε) είναι στην ίδια παραμόρφωση, περίπου 50% υψηλότερη από την τιμή tanδ του δείγματος 2 (κόκκινο). Αυτό σημαίνει ότι οι απώλειες ενέργειας είναι πολύ υψηλότερες. Οι ιδιότητες δυναμικής επαναφοράς του δείγματος 1 (μπλε) επιδεινώνονται σημαντικά με την αύξηση της δυναμικής παραμόρφωσης. Κατά συνέπεια, μπορεί να εμφανιστεί διαρροή. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις εκτιμήσεις, το δείγμα 2 θα ήταν το προτιμώμενο υλικό για χρήση σε μια εφαρμογή στεγανοποίησης.
Συμπέρασμα
Το Eplexor® 500 N προσφέρει τη δυνατότητα άμεσης σύγκρισης εξαρτημάτων με διαφορετικές συνθέσεις και δίνει πληροφορίες για τη συμπεριφορά ενός υλικού. Συνεπώς, είναι πλεονεκτικό όχι μόνο στον ποιοτικό έλεγχο αλλά και σε εργασίες research και ανάπτυξης. Στην περίπτωση των σφραγίδων και των παρεμβυσμάτων, είναι δυνατή η μέτρηση της συμπεριφοράς απόσβεσης σε υψηλές παραμορφώσεις.