Τι είναι τα τεχνικά ελαστομερή

Τα τεχνικά ελαστομερή διαθέτουν εξαιρετική ελαστική συμπεριφορά. Μπορούν να παραμορφωθούν επανειλημμένα και να επανέλθουν σχεδόν στο αρχικό τους μήκος μετά από μηχανική ανακούφιση. Ανάλογα με τον τύπο τους, τα τεχνικά ελαστομερή μπορούν να αποθηκεύουν ή να διαχέουν, δηλαδή να μετασχηματίζουν, αποτελεσματικά τη μηχανική ενέργεια. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές ελέγχου των κραδασμών, όπως σε ελαστικά, απορροφητές κραδασμών σε μηχανοκίνητα και σιδηροδρομικά οχήματα, ιμάντες μεταφοράς, στεγανοποιήσεις, σωλήνες κ.λπ.

Ιξωδοελαστική συμπεριφορά

Τα τεχνικά ελαστομερή μπορούν να φορτίζονται είτε στατικά είτε δυναμικά είτε και τα δύο ταυτόχρονα. Στην περίπτωση της στατικής φόρτισης, το φορτίο είναι σταθερό με την πάροδο του χρόνου και συχνά ανάλογο με το ίδιο του το βάρος. Το δυναμικό φορτίο, ωστόσο, είναι συνάρτηση του χρόνου και είτε επιβάλλεται εξωτερικά (παθητικό) είτε καθορίζεται από μια κίνηση (ενεργό). Τα δυναμικά φορτία προκαλούνται, για παράδειγμα, από εξωτερικές επιδράσεις όπως σεισμοί, θαλάσσια κύματα ή ισχυροί άνεμοι. Εμφανίζονται επίσης σε έναν αριθμό τεχνικών συστημάτων large ως αποτέλεσμα περιοδικά κινούμενων μαζών. Οι ιξωδοελαστικές ιδιότητες των ελαστομερών σύνθετων υλικών σε διαφορετικές θερμοκρασίες και συχνότητες προσδιορίζονται μέσω δυναμομηχανικής ανάλυσης (DMA). Τα συστήµατα DMA έχουν σχεδιαστεί για τον έλεγχο ποιότητας, το υλικό καθώς και για την απελευθέρωση προϊόντων και την ανάπτυξη υλικών. Για τα στατικά-δυναμικά φορτία, πρώτα καθορίζονται τα στατικά φορτία και στη συνέχεια μεταβάλλεται το δυναμικό φορτίο για κάθε στατικό φορτίο. Με τον τρόπο αυτό, το δείγμα υποβάλλεται σε ένα ημιτονοειδώς μεταβαλλόμενο μηχανικό φορτίο σταθερής συχνότητας και σταθερού πλάτους.

DMA GABO Eplexor^® - 2 ανεξάρτητες μονάδες οδήγησης

Το κύριο χαρακτηριστικό των συστημάτων DMA GABO Eplexor^® είναι η ανεξάρτητη παραγωγή/ρύθμιση στατικών και δυναμικών φορτίων. Η στατική προφόρτιση παράγεται από σερβοκινητήρα και εισάγεται στο δείγμα μέσω του μετατροπέα δύναμης και της υποδοχής του δείγματος. Το δυναμικό φορτίο παράγεται από έναν ηλεκτροδυναμικό ταλαντωτή και μεταφέρεται επίσης στο δείγμα. Αν και η χρήση δύο ανεξάρτητων κινητήρων απαιτεί μεγαλύτερη τεχνική προσπάθεια, έχει επίσης ως αποτέλεσμα σημαντικά μεγαλύτερη ευελιξία στη χρήση.

Στατικό και δυναμικό φορτίο

Σε αντίθεση με τα πειράματα διάτμησης, είναι απολύτως υποχρεωτικό στις δοκιμές φορτίου εφελκυσμού, θλίψης και κάμψης το στατικό προφορτίο να είναι υψηλότερο από το δυναμικό φορτίο. Ο περιορισμός αυτός οφείλεται στο γεγονός ότι ένα δοκίμιο εφελκυσμού μπορεί να λυγίσει υπό εναλλασσόμενα εφελκυστικά φορτία εάν το πλάτος του δυναμικού φορτίου υπερβαίνει τη συνιστώσα του στατικού φορτίου. Τα εναλλασσόμενα φορτία πίεσης έχουν ως αποτέλεσμα την προσωρινή απώλεια επαφής μεταξύ του δείγματος και της υποδοχής του δείγματος. Σε αυτή την περίπτωση δεν είναι δυνατή η σωστή δοκιμή χωρίς τεχνουργήματα.

"Επιτρέποντας εναλλασσόμενο φορτίο"

Για ορισμένες εφαρμογές, όπως οι ελαστικοί ιμάντες μεταφοράς, οι ιμάντες κίνησης ή τα έδρανα από ελαστικό μέταλλο, μπορεί να υπάρξουν αποκλίσεις από τον παραπάνω κανόνα - ότι το στατικό προφορτίο πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το πραγματικό δυναμικό φορτίο - στην πράξη, εάν το λύγισμα ή η ανύψωση αποτρέπεται με άλλα τεχνικά μέτρα. Μέσω της παραμέτρου "Allow Alternating Load" (Επιτρέπεται εναλλασσόμενο φορτίο), αίρεται, εάν απαιτείται, ο περιορισμός ότι το δυναμικό πλάτος πρέπει να είναι smaller από το στατικό φορτίο. Σε αυτή τη λειτουργία, είναι επομένως επίσης δυνατή η ακριβής προσομοίωση της κατάστασης φόρτισης της εκάστοτε εφαρμογής (βλ. σχήμα 1). Για τέτοιες συνθήκες φόρτισης συνιστώνται γενικά δείγματα που είναι κοντά και παχιά, καθώς δεν τείνουν να "διογκώνονται" όπως τα μακριά, λεπτά δείγματα.

Επίδραση Payne των Vulcanisates SBR με πλήρωση ανθρακικού μαύρου

Στο Σχήμα 2 παρουσιάζεται το παράδειγμα μιας δυναμικής σάρωσης φορτίου υπό εφελκυσμό για ένα δείγμα SBR γεμάτο με αιθάλη. Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασία δωματίου και συχνότητα 10 Hz. Στην πρώτη δοκιμή, το δυναμικό πλάτος παραμόρφωσης αυξήθηκε σταδιακά από 0,05% σε 10% (μπλε καμπύλη)- για τη δεύτερη δοκιμή, αυτό έγινε αντίστροφα και το δυναμικό πλάτος μειώθηκε σταδιακά από 10% πίσω στο αρχικό πλάτος του 0,05% (κόκκινη καμπύλη). Εδώ δεν εφαρμόστηκε στατική προένταση. Το μέτρο ελαστικότητας |E*| μειώνεται με την αύξηση του πλάτους παραμόρφωσης (σχήμα 2, μπλε καμπύλη). Η εξάρτηση του μέτρου αποθήκευσης από το πλάτος παραμόρφωσης για τα γεμισμένα ελαστομερή είναι επίσης γνωστή ως φαινόμενο Payne.

Το φαινόμενο Mullins

Με μειούμενο πλάτος παραμόρφωσης (σχήμα 2, κόκκινη καμπύλη), το |E*| αυξάνεται, αλλά δεν φτάνει την κλίση της "παρθένας" καμπύλης (μπλε καμπύλη). Αυτό το φαινόμενο της αποδυνάμωσης της τάσης είναι γνωστό ως φαινόμενο Mullins. Για τη συμπεριφορά αυτή ευθύνονται οι αναστρέψιμες και μη αναστρέψιμες αλλαγές στην πολυμερική μήτρα, τη δομή διασύνδεσης και το δίκτυο πληρωτικών υλικών κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Ορισμένες αιτίες περιλαμβάνουν την εκρόφηση προσροφημένων τμημάτων αλυσίδας από την επιφάνεια του πληρωτικού υλικού, τη θραύση των σημείων διασύνδεσης και/ή την κατάρρευση της συσσωμάτωσης του πληρωτικού υλικού υπό την επίδραση μηχανικής τάσης.

Περίληψη

Η ευελιξία του DMA GABO Eplexor^® μέσω των ανεξάρτητων κινήσεών του επιτρέπει την υλοποίηση μιας μεγάλης ποικιλίας συνθηκών δοκιμής από πρακτικές εφαρμογές σε εργαστηριακό περιβάλλον, όπως φαίνεται από το παραπάνω παράδειγμα της δυναμικής μεταβολής της παραμόρφωσης. Μάθετε περισσότερα για το DMA GABO Eplexor^® εδώ!