Introducere
Atunci când se analizează garnituri de etanșare sau garnituri de etanșare, un răspuns dinamic rapid care este direct legat de proprietățile dinamico-mecanice ale materialelor este de interes primar. De obicei, dacă apare o "scurgere", forțele de restabilire nu sunt suficient de puternice. Din păcate, aceste proprietăți depind de temperatură și, desigur, de frecvența aplicată. DMTA oferă un mijloc puternic de analiză a acestor limite de cedare prin aplicarea de baleiere dinamice de deformare efectuate în diferite condiții de încărcare, cum ar fi preîncărcarea, frecvența sau temperatura. Instrumentul ideal pentru astfel de măsurători este Eplexor® 500 N de la NETZSCH GABO Instruments (figura 1).
Următorul exemplu ilustrează situația mai în detaliu:
- Deformare statică de aproximativ 20%
- Frecvență de 10 Hz
- Este necesară o forță de restabilire ridicată
- Amortizare redusă, de exemplu, elasticitate ridicată necesară
Un O-ring (a se vedea figura 2) cu un diametru exterior de 10 mm și o grosime a inelului de 1 mm a fost solicitat cu o pretensionare statică de aproximativ 20% din grosime. Într-o a doua etapă, a fost suprapusă o oscilație mecanică cu o deformare dinamică având amplitudini cuprinse între 1% și 10% din grosime. Frecvența testului a fost de 10 Hz. În timpul primei jumătăți a perioadei de oscilație, garnitura a fost comprimată, în timp ce în timpul celei de-a doua jumătăți, garnitura a fost eliberată. În mod ideal, un O-ring ar trebui să reacționeze "suficient de repede" și să urmeze mișcarea indusă de oscilație, chiar și în a doua jumătate în timpul procedurii de eliberare.
Pentru a asigura o etanșare perfectă, este imperativ să nu apară niciun "spațiu" între O-ring și omologul mecanic.
O-ring-ul este capabil să îndeplinească acest lucru dacă amortizarea (tanδ) este destul de scăzută și dacă suficientă energie este stocată elastic (= modul de stocare ridicat).
Dacă amortizarea este prea mare (chiar și la un nivel acceptabil al modulului), O-ring-ul nu poate urmări mișcarea și, în consecință, apare o "scurgere".
Figura 3 prezintă rezultatele testelor pentru doi compuși elastomerici. Proba 1 (albastru) prezintă un modul mai mare decât proba 2 (roșu). Tanδ al celor două materiale este mai mult sau mai puțin identic într-un interval de deformare de la 0,01% la 0,1%.
S-ar părea că materialul 1 oferă proprietăți dinamice ale garniturii mult mai bune, dacă aplicația se limitează doar la deformările small.
Cu toate acestea, proprietățile mecanice ale ambelor materiale se schimbă drastic la deformări mai mari (între 1% și 10% amplitudine de deformare dinamică).
Deși modulele la o amplitudine de deformare dinamică de 10% nu sunt foarte îndepărtate una de cealaltă, valoarea tanδ a probei 1 (albastru) este, la aceeași deformare, cu aproximativ 50% mai mare decât valoarea tanδ a probei 2 (roșu). Aceasta înseamnă că pierderile de energie sunt mult mai mari. Proprietățile de restabilire dinamică ale probei 1 (albastru) se înrăutățesc semnificativ odată cu creșterea deformării dinamice. În consecință, pot apărea scurgeri. Având în vedere aceste considerente, eșantionul 2 ar fi materialul preferat pentru utilizarea într-o aplicație de etanșare.
Concluzie
Eplexor® 500 N oferă opțiunea de comparare directă a pieselor cu compoziții diferite și oferă o perspectivă asupra comportamentului unui material. Prin urmare, este avantajos nu numai în controlul calității, ci și în sarcinile de cercetare și dezvoltare. În cazul etanșărilor și garniturilor, este posibilă măsurarea comportamentului de amortizare la deformări mari.