Giriş
Sızdırmazlık elemanlarını veya contaları analiz ederken, dinamik-mekanik malzeme özellikleriyle doğrudan ilişkili olan hızlı bir dinamik tepki birincil ilgi konusudur. Tipik olarak, "sızıntı" meydana gelirse, geri yükleme kuvvetleri yeterince güçlü değildir. Ne yazık ki bu özellikler sıcaklığa ve tabii ki uygulanan frekansa bağlıdır. DMTA, ön yük, frekans veya sıcaklık gibi farklı yük koşulları altında gerçekleştirilen dinamik gerinim taramalarını uygulayarak bu arıza sınırlarını analiz etmek için güçlü bir araç sağlar. Bu tür ölçümler için ideal olan, NETZSCH GABO Instruments tarafından üretilen Eplexor® 500 N cihazıdır (Şekil 1).
Aşağıdaki örnek durumu daha ayrıntılı olarak göstermektedir:
- Yaklaşık %20'lik statik deformasyon
- 10 Hz Frekans
- Yüksek geri yükleme kuvveti gereklidir
- Düşük sönümleme, örneğin, yüksek elastikiyet gerekli
Dış çapı 10 mm ve halka kalınlığı 1 mm olan bir O-ring (bkz. Şekil 2), kalınlığın yaklaşık %20'si kadar bir statik ön gerilme ile gerilmiştir. İkinci bir adımda, kalınlığın %1'i ile %10'u arasında genliklere sahip dinamik bir deformasyonla mekanik bir salınım üst üste bindirildi. Test frekansı 10 Hz idi. Salınım süresinin ilk yarısında conta sıkıştırılmış, ikinci yarısında ise conta serbest bırakılmıştır. İdeal olarak, bir O-ring "yeterince hızlı" tepki vermeli ve salınım prosedürü sırasında ikinci yarıda bile salınımın neden olduğu hareketi takip etmelidir.
Mükemmel sızdırmazlık sağlamak için, O-ring ile mekanik muadili arasında "boşluk" oluşmaması zorunludur.
Sönümleme (tanδ) oldukça düşükse ve yeterli enerji elastik olarak depolanıyorsa (= yüksek depolama modülü) O-ring bunu yerine getirebilir.
Sönümleme çok yüksekse (kabul edilebilir bir modül seviyesinde bile), O-ring hareketi takip edemez ve sonuç olarak bir "sızıntı" meydana gelir.
Şekil 3 iki elastomer bileşiği için test sonuçlarını göstermektedir. Örnek 1 (mavi), örnek 2'den (kırmızı) daha yüksek bir modül göstermektedir. İki malzemenin tanδ değeri %0,01 ila %0,1 gerilme aralığında aşağı yukarı aynıdır.
Uygulama sadece small deformasyonlarıyla sınırlandırılırsa, malzeme 1'in çok daha iyi dinamik conta özellikleri sağladığı görülecektir.
Bununla birlikte, her iki malzemenin mekanik özellikleri daha yüksek deformasyonlarda (%1 ile %10 dinamik gerinim genliği arasında) büyük ölçüde değişmektedir.
Her ne kadar %10 dinamik gerinim genliğindeki modüller birbirinden çok uzak olmasa da, numune 1'in (mavi) tanδ değeri aynı deformasyonda numune 2'nin (kırmızı) tanδ değerinden yaklaşık %50 daha yüksektir. Bu da enerji kayıplarının çok daha yüksek olduğu anlamına gelmektedir. Numune 1'in (mavi) dinamik geri yükleme özellikleri, artan dinamik gerilme ile önemli ölçüde kötüleşir. Sonuç olarak, sızıntı meydana gelebilir. Bu hususlar dikkate alındığında, numune 2 bir sızdırmazlık uygulamasında kullanım için tercih edilen malzeme olacaktır.
Sonuç
Eplexor® 500 N, farklı bileşimlere sahip parçaların doğrudan karşılaştırılması için seçenek sunar ve bir malzemenin davranışı hakkında fikir verir. Bu nedenle sadece kalite kontrolde değil, aynı zamanda research ve geliştirme görevlerinde de avantajlıdır. Sızdırmazlık elemanları ve contalar söz konusu olduğunda, yüksek deformasyonlarda sönümleme davranışını ölçmek mümkündür.