Introdução
As vibrações mecânicas surgem naturalmente de excitações de terremotos, por exemplo, e ocorrem em quase todos os sistemas técnicos e automotivos. Elas afetam consideravelmente a capacidade de sobrevivência das estruturas de engenharia, podem danificar as máquinas instaladas nas proximidades e, muitas vezes, são acompanhadas de ruídos perturbadores. Para evitar essas interrupções, os amortecedores de borracha são usados para desacoplar a estrutura principal do solo.
Em aplicações reais, os produtos elastoméricos técnicos geralmente estão sujeitos a cargas mecânicas estáticas e dinâmicas. Dependendo da aplicação, a carga estática e dinâmica pode variar em uma ampla faixa. A carga estática geralmente está relacionada ao próprio peso do produto e pode mudar com o tempo (por exemplo, carro de passeio com 1 a 4 passageiros, tanque de combustível: vazio ou cheio). As vibrações devidas ao motor do veículo em funcionamento e aos processos de direção sobrepõem uma carga mecânica dinâmica oscilante. Todos os modos de carga estática, como compressão, tração e cisalhamento, podem ocorrer.
A transferência dessas condições reais de operação da prática para o laboratório pode ser facilmente realizada com o sistema High-Force DMA GABO Eplexor®. No entanto, em algumas aplicações, como correias transportadoras de borracha, correias de transmissão ou amortecedores de borracha e metal, o uso normal é caracterizado por uma pré-carga estática smallmaior do que a carga dinâmica real. Esses perfis de carga causam complicações na análise das propriedades mecânicas do componente examinado, pois ocorre uma perda temporária de contato entre a amostra e o suporte da amostra no modo de compressão. Normalmente, nesse caso, não é possível realizar testes corretos e livres de artefatos.
Graças aos suportes de amostra adequados, o High-Force DMA GABO Eplexor® pode superar essa limitação técnica. Vamos demonstrar isso com uma aplicação real.
Os amortecedores de borracha e metal são usados para isolar choques e vibrações. Eles são feitos de diferentes materiais de borracha e estão disponíveis em vários formatos e tamanhos. A Figura 1 mostra dois tipos diferentes de amortecedores cilíndricos de borracha-metal. Um amortecedor de borracha-metal com dois parafusos prisioneiros tem 25 mm de comprimento e 20 mm de diâmetro. Um amortecedor de borracha-metal com um parafuso prisioneiro e um furo roscado tem 40 mm de comprimento e 40 mm de diâmetro.
Suportes de amostra adequados com peças de extensão são usados para montar o buffer de borracha e metal no GABO DMA de alta força Eplexor®. A Figura 2 mostra um amortecedor cilíndrico de borracha-metal montado com um parafuso prisioneiro e um furo roscado no High-Force DMA GABO Eplexor®.
A varredura de tempo foi realizada à temperatura ambiente e a uma frequência de 10 Hz. A carga estática foi aumentada em intervalos de tempo de 120 segundos em diferentes etapas de 0 N a 140 N e depois diminuída para 7 N. A carga dinâmica foi mantida constante durante toda a medição em 200 N. A Figura 3 mostra o perfil temporal das cargas estáticas e dinâmicas durante a medição, Fstat e Fdyn, respectivamente.
As deformações mecânicas existentes no amortecedor de borracha-metal podem ser derivadas levando-se em conta os fatores geométricos. A Figura 4 mostra a deformação estática εstat em azul e a deformação dinâmica εdyn em vermelho.
É possível observar que a deformação estática permanece smaller durante quase toda a medição do que a deformação dinâmica. O uso de suportes de amostra adequados evita a perda temporária de contato entre a amostra e o suporte de amostra. Portanto, essa configuração de medição permite a transferência das condições reais de operação do amortecedor de borracha-metal da prática para o laboratório de forma confiável. Agora é possível tirar conclusões confiáveis (livres de artefatos) sobre o comportamento mecânico real do amortecedor de borracha e metal durante a aplicação.
A Figura 5 mostra o perfil temporal do Módulo elásticoO módulo complexo (componente elástico), módulo de armazenamento ou G', é a parte "real" das amostras, o módulo complexo geral. Esse componente elástico indica a resposta do tipo sólido, ou em fase, da amostra que está sendo medida. módulo de elasticidade |E*| e o fator de perda tanδ para o amortecedor de borracha-metal à temperatura ambiente e a uma frequência de 10 Hz. O Módulo elásticoO módulo complexo (componente elástico), módulo de armazenamento ou G', é a parte "real" das amostras, o módulo complexo geral. Esse componente elástico indica a resposta do tipo sólido, ou em fase, da amostra que está sendo medida. módulo de elasticidade |E*| diminui com o tempo. Como uma função do tempo de medição da EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão dinâmica, ocorre uma deformação dependente do tempo ε(t) do amortecedor de borracha-metal. Esse comportamento lembra os testes de deformação. A fluência está associada a um aumento na deformação sob uma carga constante (veja a Figura 4). Como a carga dinâmica é constante ao longo do tempo, de acordo com a lei de Hooke, o Módulo elásticoO módulo complexo (componente elástico), módulo de armazenamento ou G', é a parte "real" das amostras, o módulo complexo geral. Esse componente elástico indica a resposta do tipo sólido, ou em fase, da amostra que está sendo medida. módulo de elasticidade |E*| deve diminuir. Os diferentes pesos transportados, simulados por meio de diferentes cargas estáticas, dificilmente influenciam o Módulo elásticoO módulo complexo (componente elástico), módulo de armazenamento ou G', é a parte "real" das amostras, o módulo complexo geral. Esse componente elástico indica a resposta do tipo sólido, ou em fase, da amostra que está sendo medida. módulo de elasticidade |E*| porque são smallmenores do que a carga dinâmica.
O fator de perda tanδ diminui com o tempo porque o atrito interno é reduzido. A amostra relaxa.
Conclusão
Foi demonstrado que situações reais de carga para aplicações como amortecedores de borracha-metal - em que o uso normal é caracterizado por uma pré-carga estática smallmaior do que a carga dinâmica real - podem ser facilmente testadas por meio do High-Force DMA GABO Eplexor®. O High-Force DMA GABO Eplexor® fornece resultados precisos e livres de artefatos devido à sua versatilidade e à adequação dos suportes de amostra usados.
O High-Force DMA GABO Eplexor® oferece a vantagem exclusiva de testar corretamente não apenas materiais simples e básicos, mas também produtos acabados durante a operação.