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DMTA를 이용한 씰과 개스킷의 점탄성 거동 조사

소개

씰이나 개스킷을 분석할 때는 동적-기계적 재료 특성과 직접적으로 관련된 빠른 동적 응답이 가장 중요한 관심사입니다. 일반적으로 "누출"이 발생하면 복원력이 충분히 강하지 않습니다. 안타깝게도 이러한 특성은 온도와 물론 적용된 주파수에 따라 달라집니다. DMTA는 예압, 주파수 또는 온도와 같은 다양한 부하 조건에서 동적 스트레인 스윕을 적용하여 이러한 고장 한계를 분석할 수 있는 강력한 수단을 제공합니다. 이러한 측정에 가장 적합한 제품은 NETZSCH GABO Instruments의 Eplexor® 500 N입니다(그림 1).

1) Eplexor® 500 N

다음 예는 상황을 더 자세히 설명합니다:

  • 약 20%의 정적 변형
  • 10Hz의 주파수
  • 높은 복원력 필요
  • 낮은 감쇠, 예: 높은 탄성 필요

외경이 10mm이고 링 두께가 1mm인 O-링(그림 2 참조)에 두께의 약 20%의 정적 프리스트레인을 가하여 응력을 가했습니다. 두 번째 단계에서는 두께의 1%에서 10% 사이의 진폭을 갖는 동적 변형이 있는 기계적 진동이 겹쳐졌습니다. 테스트 주파수는 10Hz였습니다. 진동 기간의 전반부에는 개스킷이 압축되었고, 후반부에는 개스킷이 풀렸습니다. 이상적으로 O-링은 "충분히 빠르게" 반응하고 진동에 의해 유도된 움직임을 따라야 하며, 이완 과정 중 후반부에도 진동에 의해 유도된 움직임을 따라야 합니다.

2) 엘라스토머 화합물로 만든 오링

완벽한 밀봉을 보장하려면 오링과 기계적 대응 부품 사이에 "틈"이 발생하지 않아야 합니다.

댐핑(탄δ)이 매우 낮고 충분한 에너지가 탄성적으로 저장(=높은 저장 계수)되어 있는 경우 오링이 이를 충족할 수 있습니다.

댐핑이 너무 높으면(허용 가능한 수준의 계수에서도) 오링이 동작을 따라갈 수 없어 결과적으로 "누출"이 발생합니다.

그림 3은 두 가지 엘라스토머 화합물에 대한 테스트 결과를 보여줍니다. 샘플 1(파란색)은 샘플 2(빨간색)보다 더 높은 계수를 보여줍니다. 두 재료의 탄δ는 0.01%~0.1%의 변형률 범위 내에서 거의 동일합니다.

적용 범위를 small 변형으로만 제한한다면 재료 1이 훨씬 더 우수한 동적 개스킷 특성을 제공하는 것으로 보입니다.

그러나 두 재료의 기계적 특성은 더 높은 변형(1%에서 10% 사이의 동적 변형 진폭)에서 급격하게 변합니다.

3) 압축 모드에서 측정한 두 가지 엘라스토머 화합물에 대한 테스트 결과

10% 동적 변형 진폭에서의 모듈은 서로 크게 다르지 않지만, 샘플 1(파란색)의 탄δ 값은 샘플 2(빨간색)의 탄δ 값보다 약 50% 더 높은 동일한 변형에 있습니다. 이는 에너지 손실이 훨씬 더 크다는 것을 의미합니다. 샘플 1(파란색)의 동적 복원 특성은 동적 변형이 증가함에 따라 크게 악화됩니다. 결과적으로 누출이 발생할 수 있습니다. 이러한 고려 사항을 고려할 때 씰링 애플리케이션에 사용하기에는 샘플 2가 선호되는 재료입니다.

결론

Eplexor® 500 N은 다양한 구성의 부품을 직접 비교할 수 있는 옵션을 제공하며 재료의 거동에 대한 통찰력을 제공합니다. 따라서 품질 관리뿐만 아니라 연구 및 개발 작업에도 유리합니다. 씰과 개스킷의 경우 높은 변형에서 감쇠 거동을 측정할 수 있습니다.