Qu'est-ce qu'un élastomère technique ?

Les élastomères techniques ont un excellent comportement élastique. Ils peuvent être déformés de manière répétée et retrouver pratiquement leur longueur initiale après un soulagement mécanique. Selon le type, les élastomères techniques peuvent efficacement stocker ou dissiper, c'est-à-dire transformer, l'énergie mécanique. C'est pourquoi ils sont utilisés dans de nombreuses applications de contrôle des VibrationsUn processus mécanique d'oscillation est appelé vibration. La vibration est un phénomène mécanique par lequel des oscillations se produisent autour d'un point d'équilibre. Dans de nombreux cas, la vibration est indésirable, car elle gaspille de l'énergie et crée des sons indésirables. Par exemple, les mouvements vibratoires des moteurs, des moteurs électriques ou de tout autre dispositif mécanique en fonctionnement sont généralement indésirables. Ces vibrations peuvent être causées par des déséquilibres dans les pièces rotatives, des frottements inégaux ou l'engrènement des dents d'un engrenage. Une conception soignée permet généralement de minimiser les vibrations indésirables.vibrations, telles que les pneus, les absorbeurs de VibrationsUn processus mécanique d'oscillation est appelé vibration. La vibration est un phénomène mécanique par lequel des oscillations se produisent autour d'un point d'équilibre. Dans de nombreux cas, la vibration est indésirable, car elle gaspille de l'énergie et crée des sons indésirables. Par exemple, les mouvements vibratoires des moteurs, des moteurs électriques ou de tout autre dispositif mécanique en fonctionnement sont généralement indésirables. Ces vibrations peuvent être causées par des déséquilibres dans les pièces rotatives, des frottements inégaux ou l'engrènement des dents d'un engrenage. Une conception soignée permet généralement de minimiser les vibrations indésirables.vibrations dans les véhicules automobiles et ferroviaires, les bandes transporteuses, les joints, les tuyaux, etc.

Comportement viscoélastique

Les élastomères techniques peuvent être soumis à des charges statiques ou dynamiques, voire les deux à la fois. Dans le cas d'une charge statique, la charge est constante dans le temps et souvent proportionnelle à son propre poids. La charge dynamique, en revanche, est fonction du temps et est soit imposée de l'extérieur (passive), soit définie par un entraînement (active). Les charges dynamiques sont causées, par exemple, par des influences externes telles que les tremblements de terre, les vagues ou les vents violents. Elles se produisent également dans un certain nombre de systèmes techniques ( large ) en raison des masses qui se déplacent périodiquement. Les propriétés viscoélastiques des composites élastomères à différentes températures et fréquences sont déterminées au moyen d'une analyse dynamique et mécanique (DMA). Les systèmes DMA sont conçus pour le contrôle de la qualité, des matériaux ainsi que pour la mise sur le marché et le développement des matériaux. Pour les charges statiques-dynamiques, les charges statiques sont d'abord définies, puis la charge dynamique est modifiée pour chaque charge statique. Ainsi, l'échantillon est soumis à une charge mécanique à variation sinusoïdale de fréquence et d'amplitude constantes.

DMA GABO Eplexor^® - 2 lecteurs indépendants

La principale caractéristique des systèmes DMA GABO Eplexor^® est la génération/le réglage indépendant des charges statiques et dynamiques. La précharge statique est générée par un servomoteur et introduite dans l'échantillon via le capteur de force et le porte-échantillon. La charge dynamique est générée par un oscillateur électrodynamique et également transférée à l'échantillon. Bien que l'utilisation de deux entraînements indépendants nécessite un effort technique plus important, elle se traduit également par une flexibilité d'utilisation nettement supérieure.

Charge statique et dynamique

Contrairement aux expériences de cisaillement, il est absolument obligatoire, dans les essais de traction, de compression et de flexion, que la précharge statique soit supérieure à la charge dynamique. Cette restriction est due au fait qu'un échantillon de traction peut se déformer sous l'effet de charges de traction alternées si l'amplitude de la charge dynamique dépasse la composante de la charge statique. Les charges de pression alternées entraînent une perte de contact temporaire entre l'échantillon et le porte-échantillon. Dans ce cas, il n'est pas possible de réaliser des essais corrects sans artefacts.

"Permettre une charge alternée"

Pour certaines applications telles que les bandes transporteuses en caoutchouc, les courroies d'entraînement ou les paliers en caoutchouc-métal, des écarts par rapport à la règle ci-dessus - selon laquelle la précharge statique doit être supérieure à la charge dynamique réelle - peuvent se produire dans la pratique si le flambage ou le soulèvement est empêché par d'autres mesures techniques. Le paramètre "Allow Alternating Load" permet de supprimer la restriction selon laquelle l'amplitude dynamique doit être inférieure à la charge statique, le cas échéant. Dans ce mode, il est donc également possible de simuler exactement la situation de charge de l'application concernée (voir figure 1). Pour de telles conditions de charge, il est généralement recommandé d'utiliser des échantillons courts et épais, car ils n'ont pas tendance à "gonfler" comme le font les échantillons longs et minces.

Effet Payne des vulcanisats SBR chargés de noir de carbone

La figure 2 montre l'exemple d'un balayage de charge dynamique sous ContrainteLa Contrainte est définie par un niveau de force appliquée sur un échantillon d’une section bien définie. (Contrainte = force/surface). Les échantillons qui possèdent une section rectangulaire ou circulaire peuvent être comprimés ou étirés. Les matériaux élastiques comme les élastomères peuvent être étirés jusqu’à 5 à 10 fois leur longueur initiale.contrainte de traction pour un échantillon de SBR rempli de noir de carbone. La mesure a été effectuée à température ambiante et à une fréquence de 10 Hz. Dans le premier essai, l'amplitude de la déformation dynamique a été augmentée progressivement de 0,05 % à 10 % (courbe bleue) ; pour le deuxième essai, on a procédé à l'inverse et l'amplitude dynamique a été réduite progressivement de 10 % à l'amplitude initiale de 0,05 % (courbe rouge). Aucune précontrainte statique n'a été appliquée ici. Le module d'élasticité |E*| diminue avec l'augmentation de l'amplitude de déformation (figure 2, courbe bleue). La dépendance du module de stockage par rapport à l'amplitude de déformation pour les élastomères chargés est également connue sous le nom d'Effet PayneL'effet Payne est la diminution de la d'un système d'élastomère chargé et réticulé avec l'augmentation de l'amplitude de la déformation.effet Payne.

L'effet Mullins

Lorsque l'amplitude de la déformation diminue (figure 2, courbe rouge), |E*| augmente, mais n'atteint pas la pente de la courbe "vierge" (courbe bleue). Cet effet d'adoucissement de la tension est connu sous le nom d'Effet MullinsL'effet Mullins décrit un phénomène typique des matériaux en caoutchouc.effet Mullins. Des changements réversibles et irréversibles dans la matrice polymère, la structure de réticulation et le réseau de charges pendant la charge sont responsables de ce comportement. Parmi les causes, on peut citer la déProcessus de sorptionLa sorption est un processus physique et chimique par lequel une substance (généralement un gaz ou un liquide) s'accumule dans une autre phase ou à la limite de deux phases. En fonction du lieu d'accumulation, on distingue l'absorption (accumulation dans une phase) et l'adsorption (accumulation à la limite des phases).sorption des sections de chaîne adsorbées de la surface de la charge, la rupture des points de réticulation et/ou l'effondrement de l'agglomération de la charge sous l'influence d'une contrainte mécanique.

Résumé

La flexibilité du DMA GABO Eplexor^® grâce à ses entraînements indépendants permet de réaliser une grande variété de conditions d'essai à partir d'applications pratiques en laboratoire, comme le montre l'exemple ci-dessus de variation dynamique de la déformation. Pour en savoir plus sur notre DMA GABO Eplexor^®, cliquez ici !