Mitä ovat tekniset elastomeerit?

Teknisillä elastomeereillä on erinomainen elastinen käyttäytyminen. Niitä voidaan muotoilla toistuvasti ja ne palautuvat lähes alkuperäiseen pituuteensa mekaanisen kevennyksen jälkeen. Tyypistä riippuen tekniset elastomeerit voivat tehokkaasti varastoida tai purkaa eli muuntaa mekaanista energiaa. Siksi niitä käytetään monissa TärinäMekaanista värähtelyprosessia kutsutaan värähtelyksi. Värähtely on mekaaninen ilmiö, jossa tapahtuu värähtelyjä tasapainopisteen ympärillä. Monissa tapauksissa värähtely on ei-toivottua, sillä se tuhlaa energiaa ja aiheuttaa ei-toivottua ääntä. Esimerkiksi moottoreiden, sähkömoottoreiden tai minkä tahansa käytössä olevan mekaanisen laitteen värähtelyt ovat tyypillisesti ei-toivottuja. Tällaiset värähtelyt voivat johtua pyörivien osien epätasapainosta, epätasaisesta kitkasta tai hammaspyörien hampaiden kytkeytymisestä toisiinsa. Huolellinen suunnittelu minimoi yleensä ei-toivotut värähtelyt.tärinänhallintasovelluksissa, kuten renkaissa, moottori- ja raideliikenteen ajoneuvojen TärinäMekaanista värähtelyprosessia kutsutaan värähtelyksi. Värähtely on mekaaninen ilmiö, jossa tapahtuu värähtelyjä tasapainopisteen ympärillä. Monissa tapauksissa värähtely on ei-toivottua, sillä se tuhlaa energiaa ja aiheuttaa ei-toivottua ääntä. Esimerkiksi moottoreiden, sähkömoottoreiden tai minkä tahansa käytössä olevan mekaanisen laitteen värähtelyt ovat tyypillisesti ei-toivottuja. Tällaiset värähtelyt voivat johtua pyörivien osien epätasapainosta, epätasaisesta kitkasta tai hammaspyörien hampaiden kytkeytymisestä toisiinsa. Huolellinen suunnittelu minimoi yleensä ei-toivotut värähtelyt.tärinänvaimentimissa, kuljetinhihnoissa, tiivisteissä, letkuissa jne.

Viskoelastinen käyttäytyminen

Teknisiä elastomeerejä voidaan kuormittaa joko staattisesti tai dynaamisesti tai molempia samanaikaisesti. Staattisessa kuormituksessa kuormitus on ajan mittaan vakio ja usein verrannollinen omaan painoon. Dynaaminen kuormitus sen sijaan on ajan funktio, ja se on joko ulkoisesti asetettu (passiivinen) tai määritetty aseman avulla (aktiivinen). Dynaamiset kuormat johtuvat esimerkiksi ulkoisista vaikutuksista, kuten maanjäristyksistä, meriaalloista tai voimakkaista tuulista. Niitä esiintyy myös large useissa teknisissä järjestelmissä jaksoittain liikkuvien massojen seurauksena. Elastomeerikomposiittien viskoelastiset ominaisuudet eri lämpötiloissa ja taajuuksilla määritetään dynaamis-mekaanisen analyysin (DMA) avulla. DMA-järjestelmät on suunniteltu laadunvalvontaan, materiaalien sekä tuotteiden vapauttamiseen ja materiaalien kehittämiseen. Staattis-dynaamisia kuormituksia varten asetetaan ensin staattiset kuormat ja sen jälkeen dynaamista kuormitusta vaihdellaan kunkin staattisen kuormituksen osalta. Näin näytteeseen kohdistuu sinimuotoisesti muuttuva mekaaninen kuormitus, jonka taajuus on vakio ja amplitudi vakio.

DMA Gabo Eplexor^® - 2 itsenäistä asemaa

DMA Gabo Eplexor^® -järjestelmien tärkein ominaisuus on staattisten ja dynaamisten kuormien itsenäinen tuottaminen/säätäminen. Staattinen esikuormitus tuotetaan servomoottorilla, ja se syötetään näytteeseen voima-anturin ja näytteenpitimen kautta. Dynaaminen kuormitus tuotetaan elektrodynaamisella oskillaattorilla ja siirretään myös näytteeseen. Vaikka kahden riippumattoman taajuusmuuttajan käyttäminen vaatii enemmän teknistä työtä, se lisää myös huomattavasti käytön joustavuutta.

Staattinen ja dynaaminen kuormitus

Toisin kuin leikkauskokeissa, veto-, puristus- ja taivutuskokeissa staattisen esikuormituksen on ehdottomasti oltava suurempi kuin dynaamisen kuormituksen. Tämä rajoitus johtuu siitä, että vetokoekappale voi vääntyä vuorottelevassa vetokuormituksessa, jos dynaamisen kuorman amplitudi ylittää staattisen kuorman komponentin. Vaihtuvat painekuormat johtavat siihen, että näytteen ja näytteenpidikkeen välinen kosketus katkeaa tilapäisesti. Tällöin ei ole mahdollista suorittaa oikeaa, artefakteista vapaata testausta.

"Vaihtuvan kuormituksen salliminen"

Joissakin sovelluksissa, kuten kumikuljetinhihnoissa, käyttöhihnoissa tai kumi-metallilaakereissa, voidaan käytännössä poiketa edellä mainitusta säännöstä, jonka mukaan staattisen esikuormituksen on oltava suurempi kuin todellinen dynaaminen kuormitus, jos taipuminen tai nostaminen estetään muilla teknisillä toimenpiteillä. Parametri "Allow Alternating Load" poistaa tarvittaessa rajoituksen, jonka mukaan dynaamisen amplitudin on oltava pienempi kuin staattinen kuorma. Tässä tilassa voidaan siis myös simuloida tarkasti kyseisen sovelluksen kuormitustilanne (ks. kuva 1). Tällaisia kuormitustilanteita varten suositellaan yleensä lyhyitä ja paksuja näytteitä, koska niillä ei ole taipumusta "pullistua" kuten pitkillä ja ohuilla näytteillä.

Hiilimustalla täytettyjen SBR-vulkanisaattien Payne-vaikutus

Kuvassa 2 on esimerkki dynaamisesta kuormituksen pyyhkäisystä vetojännityksen alaisena hiilimustalla täytetylle SBR-näytteelle. Mittaus suoritettiin huoneenlämmössä ja 10 Hz:n taajuudella. Ensimmäisessä testissä dynaamisen muodonmuutoksen amplitudia kasvatettiin asteittain 0,05 prosentista 10 prosenttiin (sininen käyrä); toisessa testissä tämä tehtiin päinvastoin ja dynaamista amplitudia pienennettiin asteittain 10 prosentista takaisin alkuperäiseen 0,05 prosentin amplitudiin (punainen käyrä). Tässä ei käytetty staattista esijännitystä. KimmomoduuliKompleksinen moduuli (kimmokomponentti), varastointimoduuli tai G', on näytteiden "todellinen" osa kokonaiskompleksisesta moduulista. Tämä kimmokomponentti ilmaisee mitattavan näytteen kiinteän kaltaisen tai faasivasteen. Kimmomoduuli |E*| pienenee muodonmuutosamplitudin kasvaessa (kuva 2, sininen käyrä). Täytettyjen elastomeerien varastointimoduulin riippuvuutta muodonmuutosamplitudista kutsutaan myös Paynen vaikutukseksi.

Mullins Effect

Kun muodonmuutosamplitudi pienenee (kuva 2, punainen käyrä), |E*| kasvaa, mutta ei saavuta "neitseellisen" käyrän kaltevuutta (sininen käyrä). Tämä jännityksen pehmenemisen vaikutus tunnetaan Mullinsin vaikutuksena. Polymeerimatriisin, ristisilloitusrakenteen ja täyteaineverkoston palautuvat ja palautumattomat muutokset kuormituksen aikana ovat vastuussa tästä käyttäytymisestä. Joitakin syitä ovat adsorboituneiden ketjuosuuksien desorptio täyteaineen pinnalta, ristisilloituspisteiden rikkoutuminen ja/tai täyteaineen agglomeraation romahtaminen mekaanisen rasituksen vaikutuksesta.

Yhteenveto

DMA Gabo Eplexor^®:n joustavuus sen riippumattomien käyttölaitteiden ansiosta mahdollistaa hyvin erilaisten testausolosuhteiden toteuttamisen käytännön sovelluksista laboratorioympäristössä, kuten edellä esitetty esimerkki dynaamisen muodonmuutoksen vaihtelusta osoittaa. Lue lisää DMA Gabo Eplexor^® täältä!