Introdução
Ao analisar vedações ou gaxetas, uma resposta dinâmica rápida, diretamente relacionada às propriedades dinâmicas e mecânicas do material, é de interesse primordial. Normalmente, se ocorrer um "vazamento", as forças de restauração não são suficientemente fortes. Infelizmente, essas propriedades dependem da temperatura e, é claro, da frequência aplicada. O DMTA oferece um meio eficiente de analisar esses limites de falha aplicando varreduras dinâmicas de deformação realizadas sob diferentes condições de carga, como pré-carga, frequência ou temperatura. O equipamento ideal para essas medições é o Eplexor® 500 N da NETZSCH GABO Instruments (figura 1).
O exemplo a seguir ilustra a situação em mais detalhes:
- Deformação estática de cerca de 20%
- Frequência de 10 Hz
- Necessidade de alta força de restauração
- Necessário baixo amortecimento, por exemplo, alta elasticidade
Um O-ring (veja a figura 2) com diâmetro externo de 10 mm e espessura de 1 mm foi tensionado com uma pré-deformação estática de cerca de 20% da espessura. Em uma segunda etapa, foi sobreposta uma oscilação mecânica com uma deformação dinâmica com amplitudes entre 1% e 10% da espessura. A frequência do teste foi de 10 Hz. Durante a primeira metade do período de oscilação, a gaxeta foi comprimida, enquanto que durante a segunda metade, a gaxeta foi liberada. Idealmente, um O-ring deve reagir "rápido o suficiente" e acompanhar o movimento induzido pela oscilação, mesmo na segunda metade durante o procedimento de liberação.
Para garantir uma vedação perfeita, é imperativo que não ocorra nenhuma "lacuna" entre o O-ring e a contraparte mecânica.
O O-ring é capaz de fazer isso se o amortecimento (tanδ) for bastante baixo e se houver energia suficiente armazenada elasticamente (= alto Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento).
Se o amortecimento for muito alto (mesmo em um nível aceitável de módulo), o O-ring não conseguirá acompanhar o movimento e, consequentemente, ocorrerá um "vazamento".
A Figura 3 mostra os resultados do teste para dois compostos de elastômero. A amostra 1 (azul) apresenta um módulo mais alto do que a amostra 2 (vermelha). O tanδ dos dois materiais é mais ou menos idêntico em uma faixa de deformação de 0,01% a 0,1%.
Aparentemente, o material 1 oferece propriedades de vedação dinâmica muito melhores, se a aplicação for restrita apenas a deformações small.
Entretanto, as propriedades mecânicas de ambos os materiais mudam drasticamente em deformações mais altas (entre 1% e 10% de amplitude de deformação dinâmica).
Embora os módulos com amplitude de deformação dinâmica de 10% não sejam tão distantes um do outro, o valor de tanδ da amostra 1 (azul) está na mesma deformação, aproximadamente 50% maior do que o valor de tanδ da amostra 2 (vermelho). Isso significa que as perdas de energia são muito maiores. As propriedades de restauração dinâmica da amostra 1 (azul) pioram significativamente com o aumento da deformação dinâmica. Consequentemente, pode ocorrer vazamento. Levando em conta essas considerações, a amostra 2 seria o material preferido para uso em uma aplicação de vedação.
Conclusão
O Eplexor® 500 N oferece a opção de comparação direta de peças com composições diferentes e fornece informações sobre o comportamento de um material.arcPortanto, é vantajoso não apenas no controle de qualidade, mas também em tarefas de desenvolvimento. No caso de vedações e gaxetas, é possível medir o comportamento de amortecimento em altas deformações.