Johdanto
Tiivisteitä tai tiivisteitä analysoitaessa on ensisijaisen tärkeää saada nopea dynaaminen vaste, joka liittyy suoraan niiden dynaamis-mekaanisiin materiaaliominaisuuksiin. Jos "vuotoa" esiintyy, palautusvoimat eivät yleensä ole riittävän voimakkaita. Valitettavasti nämä ominaisuudet riippuvat lämpötilasta ja tietenkin käytetystä taajuudesta. DMTA tarjoaa tehokkaan keinon analysoida näitä vikaantumisrajoja soveltamalla dynaamisia rasituspyyhkäisyjä, jotka on suoritettu erilaisissa kuormitusolosuhteissa, kuten esijännityksessä, taajuudessa tai lämpötilassa. Tällaisiin mittauksiin soveltuu erinomaisesti NETZSCH GABO Instrumentsin Eplexor® 500 N -laite (kuva 1).
Seuraava esimerkki havainnollistaa tilannetta tarkemmin:
- Staattinen muodonmuutos noin 20 %
- Taajuus 10 Hz
- Tarvitaan suuri palautusvoima
- Vähäinen vaimennus, esim. vaaditaan suuri kimmoisuus.
O-rengasta (ks. kuva 2), jonka ulkohalkaisija on 10 mm ja renkaan paksuus 1 mm, rasitettiin staattisella esijännityksellä, joka oli noin 20 % paksuudesta. Toisessa vaiheessa päälle asetettiin mekaaninen värähtely, jonka dynaaminen muodonmuutos oli amplitudiltaan 1-10 % paksuudesta. Testitaajuus oli 10 Hz. Värähtelyjakson ensimmäisen puoliskon aikana tiiviste puristettiin, kun taas toisen puoliskon aikana tiiviste vapautettiin. Ihannetapauksessa O-renkaan pitäisi reagoida "riittävän nopeasti" ja seurata värähtelyn aiheuttamaa liikettä myös toisella puoliskolla irrotusmenettelyn aikana.
Täydellisen tiivistyksen varmistamiseksi on välttämätöntä, että O-renkaan ja mekaanisen vastakappaleen välissä ei ole "rakoa".
O-rengas pystyy täyttämään tämän tehtävän, jos vaimennus (tanδ) on melko pieni ja energiaa varastoituu riittävästi elastisesti (= korkea varastointimoduuli).
Jos vaimennus on liian suuri (vaikka moduuli olisi hyväksyttävällä tasolla), O-rengas ei pysty seuraamaan liikettä, jolloin syntyy "vuoto".
Kuvassa 3 esitetään testitulokset kahdelle elastomeeriseokselle. Näytteessä 1 (sininen) on korkeampi moduuli kuin näytteessä 2 (punainen). Näiden kahden materiaalin tanδ on suurin piirtein sama 0,01-0,1 prosentin venymäalueella.
Näyttäisi siltä, että materiaali 1 tarjoaa paljon paremmat dynaamiset tiivisteominaisuudet, jos sovellus rajoittuu vain small muodonmuutoksiin.
Molempien materiaalien mekaaniset ominaisuudet muuttuvat kuitenkin jyrkästi suuremmilla muodonmuutoksilla (1-10 % dynaamisen muodonmuutoksen amplitudin välillä).
Vaikka moduulit 10 %:n dynaamisella venymäamplitudilla eivät ole kovin kaukana toisistaan, näytteen 1 (sininen) tanδ-arvo on samalla muodonmuutoksella noin 50 % suurempi kuin näytteen 2 (punainen) tanδ-arvo. Tämä tarkoittaa, että energiahäviöt ovat paljon suuremmat. Näytteen 1 (sininen) dynaamiset palautusominaisuudet heikkenevät merkittävästi dynaamisen muodonmuutoksen kasvaessa. Näin ollen vuotoja voi esiintyä. Kun nämä seikat otetaan huomioon, näyte 2 olisi suositeltavampi materiaali käytettäväksi tiivistyssovelluksessa.
Päätelmä
Eplexor® 500 N tarjoaa mahdollisuuden vertailla suoraan koostumukseltaan erilaisia osia ja antaa tietoa materiaalin käyttäytymisestä. Se on siksi edullinen laadunvalvonnan lisäksi myös tutkimus- ja kehitystehtävissä. Tiivisteiden ja tiivisteiden tapauksessa on mahdollista mitata vaimennuskäyttäytymistä suurilla muodonmuutoksilla.