Bevezetés
A tömítések vagy tömítések elemzésekor a gyors dinamikus válasz, amely közvetlenül kapcsolódik a dinamikai-mechanikai anyagtulajdonságaikhoz, elsődleges fontosságú. Jellemzően, ha "szivárgás" lép fel, a visszaállító erők nem elég erősek. Sajnos ezek a tulajdonságok függnek a hőmérséklettől és természetesen az alkalmazott frekvenciától. A DMTA hatékony eszközt biztosít e tönkremeneteli határok elemzéséhez a különböző terhelési körülmények, például előfeszítés, frekvencia vagy hőmérséklet mellett végzett dinamikus alakváltozási sweepek alkalmazásával. Az ilyen mérésekhez ideálisan alkalmas a Eplexor® 500 N a NETZSCH GABO Instruments (1. ábra).
A következő példa részletesebben szemlélteti a helyzetet:
- Statikus deformáció kb. 20%
- 10 Hz-es frekvencia
- Nagy helyreállító erő szükséges
- Alacsony csillapítás, pl. nagy rugalmasság szükséges.
Egy 10 mm külső átmérőjű és 1 mm gyűrűvastagságú O-gyűrűt (lásd a 2. ábrát) a vastagság kb. 20%-ának megfelelő statikus előfeszítéssel terheltek. Egy második lépésben a vastagság 1-10% közötti amplitúdójú dinamikus alakváltozással járó mechanikai oszcillációt helyeztek rá. A vizsgálati frekvencia 10 Hz volt. A rezgési időszak első felében a tömítést összenyomták, míg a második felében a tömítést elengedték. Ideális esetben egy O-gyűrűnek "elég gyorsan" kell reagálnia, és követnie kell a RezgésA rezgés mechanikai folyamatát rezgésnek nevezzük. A rezgés olyan mechanikai jelenség, amelynek során egy egyensúlyi pont körül rezgések lépnek fel. A rezgés sok esetben nem kívánatos, energiát pazarol és nem kívánt hangot kelt. Például a motorok, villanymotorok vagy bármilyen működő mechanikus eszköz rezgő mozgása jellemzően nemkívánatos. Az ilyen rezgéseket a forgó alkatrészek kiegyensúlyozatlansága, az egyenetlen súrlódás vagy a fogaskerekek fogazása okozhatja. A gondos tervezés általában minimalizálja a nem kívánt rezgéseket.rezgés által kiváltott mozgást, még a második felében is, a kioldási eljárás során.
A tökéletes tömítés érdekében elengedhetetlen, hogy az O-gyűrű és a mechanikus megfelelője között ne legyen "rés".
Az O-gyűrű ezt akkor tudja teljesíteni, ha a csillapítás (tanδ) meglehetősen alacsony, és elegendő energiát tárol elasztikusan (= magas tárolási modulus).
Ha a csillapítás túl nagy (még elfogadható modulus mellett is), az O-gyűrű nem tudja követni a mozgást, és ennek következtében "szivárgás" keletkezik.
A 3. ábra két elasztomer-keverék vizsgálati eredményeit mutatja. Az 1. minta (kék) magasabb modulust mutat, mint a 2. minta (piros). A két anyag tanδ értéke többé-kevésbé azonos a 0,01% és 0,1% közötti alakváltozási tartományban.
Úgy tűnik, hogy az 1. anyag sokkal jobb dinamikus tömítési tulajdonságokkal rendelkezik, ha az alkalmazás csak a small deformációkra korlátozódik.
Mindkét anyag mechanikai tulajdonságai azonban drasztikusan megváltoznak nagyobb deformációknál (1% és 10% közötti dinamikus alakváltozási amplitúdó).
Bár a modulusok 10%-os dinamikus alakváltozási amplitúdónál nem állnak olyan távol egymástól, az 1. minta (kék) tanδ értéke azonos deformációnál nagyjából 50%-kal magasabb, mint a 2. minta (piros) tanδ értéke. Ez azt jelenti, hogy az energiaveszteségek sokkal nagyobbak. Az 1. minta (kék) dinamikus visszaállító tulajdonságai jelentősen romlanak a dinamikus alakváltozás növekedésével. Következésképpen szivárgás léphet fel. Ezeket a megfontolásokat figyelembe véve a 2. minta lenne az előnyösebb anyag a tömítési alkalmazásban való felhasználásra.
Következtetés
A Eplexor® 500 N lehetővé teszi az eltérő összetételű alkatrészek közvetlen összehasonlítását, és betekintést nyújt az anyag viselkedésébe. Ezért nemcsak a minőségellenőrzésben, hanem a kutatási és fejlesztési feladatokban is előnyös. A tömítések és tömítések esetében lehetőség van a csillapítási viselkedés mérésére nagy deformációk esetén.