Introducere
Vibrațiile mecanice apar în mod natural, de exemplu în urma unor cutremure, și apar în aproape toate sistemele tehnice și auto. Acestea afectează în mod considerabil capacitatea de supraviețuire a structurilor inginerești, pot deteriora utilajele amplasate în apropiere și sunt adesea însoțite de zgomot deranjant. Pentru a evita aceste perturbări, se utilizează tampoane din metal de cauciuc pentru a decupla structura principală de sol.
În aplicațiile reale, produsele tehnice din elastomeri sunt supuse, în general, la sarcini mecanice statice și dinamice. În funcție de aplicație, sarcina statică și dinamică poate varia într-o gamă largă. Sarcina statică este destul de des legată de greutatea proprie a unui produs și se poate modifica în timp (de exemplu, autoturism cu 1-4 pasageri, rezervor de combustibil: gol sau plin). Vibrațiile datorate motorului în funcțiune al vehiculului și proceselor de conducere suprapun o sarcină mecanică dinamică oscilantă. Pot avea loc toate modurile de sarcină statică, cum ar fi compresia, tracțiunea și forfecarea.
Transferarea unor astfel de condiții reale de funcționare din practică în laborator poate fi realizată cu ușurință cu sistemul High-Force DMA GABO Eplexor®. Cu toate acestea, pentru unele aplicații, cum ar fi benzile transportoare din cauciuc, curelele de transmisie sau tampoanele cauciuc-metal, utilizarea normală este caracterizată de o preîncărcare statică mai mică decât sarcina dinamică reală. Astfel de profiluri de sarcină cauzează complicații pentru analiza proprietăților mecanice ale componentei examinate, deoarece se produce o pierdere temporară a contactului între probă și suportul de probă în modul de compresie. Testarea corectă fără artefacte nu este de obicei posibilă în acest caz.
Datorită suporturilor de probă adecvate, DMA GABO Eplexor® de înaltă forță poate depăși această limitare tehnică. Să demonstrăm acest lucru cu o aplicație reală.
Tampoanele cauciuc-metal sunt utilizate pentru izolarea șocurilor și a vibrațiilor. Acestea sunt realizate din diferite materiale din cauciuc și sunt disponibile în multe forme și dimensiuni. Figura 1 prezintă două tipuri diferite de tampoane cilindrice cauciuc-metal. Un tampon cauciuc-metal cu două bolțuri are o lungime de 25 mm și un diametru de 20 mm. Un tampon cauciuc-metal cu un bolț și o gaură filetată are o lungime de 40 mm și un diametru de 40 mm.
Pentru montarea tamponului din cauciuc-metal pe DMA GABO de mare forță Eplexor® se utilizează suporturi de probe adecvate cu prelungitoare. Figura 2 prezintă un tampon cilindric din cauciuc-metal montat cu un bolț și o gaură filetată pe High-Force DMA GABO Eplexor®.
Scanarea în timp a fost efectuată la temperatura camerei și la o frecvență de 10 Hz. Sarcina statică a fost crescută în intervale de timp de 120 de secunde în diferite etape de la 0 N la 140 N și apoi a scăzut la 7 N. Sarcina dinamică a fost menținută constantă pe toată durata măsurătorii la 200 N. Figura 3 arată profilul temporal al sarcinilor statice și dinamice în timpul măsurătorii, Fstat și, respectiv, Fdyn.
Tensiunile mecanice existente în tamponul cauciuc-metal pot fi derivate prin luarea în considerare a factorilor geometrici. Figura 4 prezintă deformația statică εstat în albastru și deformația dinamică εdyn în roșu.
Se poate observa că deformarea statică rămâne mai mică decât deformarea dinamică pe parcursul aproape întregii măsurători. Utilizarea unor suporturi de probe adecvate previne o pierdere temporară a contactului dintre probă și suportul de probe. Prin urmare, această configurație de măsurare permite transferul condițiilor reale de funcționare a tamponului cauciuc-metal din practică în laborator într-un mod fiabil. Acum este posibil să se tragă concluzii fiabile (fără artefacte) cu privire la comportamentul mecanic real al tamponului cauciuc-metal în timpul aplicării.
Figura 5 prezintă profilul temporal al modulului de elasticitate |E*| și al factorului de pierdere tanδ pentru tamponul cauciuc-metal la temperatura camerei și o frecvență de 10 Hz. Modulul de elasticitate |E*| scade în timp. În funcție de timpul de măsurare a solicitării dinamice, are loc o deformare în funcție de timp ε(t) a tamponului cauciuc-metal. Acest comportament amintește de testele de fluaj. Fluajul este asociat cu o creștere a deformării sub o sarcină constantă (a se vedea figura 4). Deoarece sarcina dinamică este constantă în timp, în conformitate cu legea lui Hooke, modulul de elasticitate |E*| trebuie să scadă. Greutățile diferite purtate, simulate prin sarcini statice diferite, influențează cu greu modulul de elasticitate |E*|, deoarece acestea sunt mai mici decât sarcina dinamică.
Factorul de pierdere tanδ scade în timp, deoarece frecarea interioară este redusă. Eșantionul se relaxează.
Concluzie
S-a demonstrat că situațiile reale de încărcare pentru aplicații precum tampoanele cauciuc-metal - în care utilizarea normală este caracterizată de o preîncărcare statică mai mică decât sarcina dinamică reală - pot fi testate cu ușurință cu ajutorul dispozitivului High-Force DMA GABO Eplexor®. High-Force DMA GABO Eplexor® oferă rezultate precise și lipsite de artefacte datorită versatilității sale și adecvării suporturilor de probe utilizate.
High-Force DMA GABO Eplexor® oferă avantajul unic de a testa corect nu numai materialele simple și de bază, ci și produsele finite în timpul funcționării.