Dynamická mechanická analýza (DMA) odhaľuje dva kritické parametre: akumulačný modul (elastická odozva) a stratový modul (tlmiaca schopnosť). Obidve sa podstatne líšia frekvenciou, teplotou a amplitúdou deformácie, čo vytvára rozdiely vo výkone neviditeľné pre štandardné testovanie tvrdosti.
Päť kľúčových faktorov rozdielov vo výkone
1. Frekvencia-závislá tuhosť
Guma výrazne stuhne pri vyšších frekvenciách, pretože molekulárne reťazce sa nedokážu dostatočne rýchlo preusporiadať. Komponent so statickou tuhosťou 600 N/mm môže byť o 40 – 60 % tuhší pri 50 Hz. Tento efekt tuhnutia sa medzi materiálmi líši aj pri rovnakej tvrdosti v závislosti od molekulárnej štruktúry a zloženia.
2. Citlivosť na teplotu
Zmeny teploty dramaticky ovplyvňujú dynamické vlastnosti. Štúdie ukazujú, že prírodný kaučuk s tvrdosťou 60 Shore A vykazuje vyšší modul skladovania a vyšší stratový faktor v porovnaní s mäkšími materiálmi pri 31 stupňoch -ale tieto vzťahy sa nepredvídateľne menia
3. Payneov efekt
Plnené gumové zmesi dramaticky zmäknú, pretože amplitúda napätia zvyšuje-Payneov efekt. Stupeň zmäknutia sa značne líši medzi zlúčeninami s rovnakou statickou tvrdosťou v závislosti od typu plniva a zaťaženia. Komponenty sa môžu správať odlišne pri vibráciách s-veľkou amplitúdou napriek tomu, že namerali rovnakú hodnotu tvrdosti.
4. Variabilita stavu vulkanizácie
Nedostatočne vulkanizované, správne vulkanizované a prevulkanizované kaučuky{1} môžu všetky dosiahnuť rovnakú statickú tvrdosť, pričom vykazujú výrazne odlišné dynamické vlastnosti. Pod-vulkanizované materiály generujú viac tepla a rýchlejšie starnú, zatiaľ čo nad-vulkanizované materiály sú nadmerne tuhé a krehké.
5. Geometrické faktory
Geometria komponentov vytvára ďalšie rozdiely vo výkone. Pri rôznych tvaroch dochádza pri dynamickom zaťažení k rôznemu rozloženiu napätia, čo ovplyvňuje únavovú životnosť a odolnosť. Dve časti s rovnakou tvrdosťou materiálu môžu mať výrazne rozdielnu životnosť v závislosti od ich konštrukcie.
Skutočný{0}}svetový vplyv
Tento rozdiel vo výkone má vážne dôsledky vo viacerých odvetviach:
Automobilový priemysel:Komponenty pruženia, ktoré spĺňajú špecifikácie statickej tvrdosti, môžu prenášať rôzne úrovne hluku a vibrácií, čo ovplyvňuje komfort jazdy a spokojnosť zákazníkov
Letectvo:Vibračné izolátory s rovnakými hodnotami nemusia počas štartu alebo prevádzky zlyhať pri ochrane citlivého zariadenia
Priemyselné stroje:Dopravné pásy a držiaky sa môžu opotrebovávať rôznymi rýchlosťami napriek tomu, že spĺňajú rovnaké špecifikácie, čo spôsobuje neplánované prestoje
Cesta vpred
Na zabezpečenie spoľahlivého výkonu sa lídri v tomto odvetví posúvajú od jednoduchého testovania tvrdosti ku komplexnej dynamickej charakterizácii:
- Testovanie rozpätia frekvencie v rôznych rozsahoch{1}}relevantných pre službu
- Testovanie zmeny teploty na identifikáciu kritických prechodov
- Testovanie rozpätím amplitúdy na pochopenie správania-závislého od napätia
- Viac{1}}osové testovanie pri reálnych podmienkach zaťaženia
- Dlhodobé{1}}testovanie odolnosti na predpovedanie životnosti
Záver
Keďže priemyselné odvetvia vyžadujú vyššiu spoľahlivosť a výkon, komplexná dynamická charakterizácia sa stáva nevyhnutnou-nie voliteľnou-na zabezpečenie kvality produktu a spokojnosti zákazníkov vo všetkých aplikáciách. Inžinieri a dizajnéri sa musia pozerať nad rámec jednoduchých hodnotení tvrdosti, aby pochopili, ako sa gumové komponenty budú skutočne správať v prevádzke.
