Per què s'utilitza el cautxú per a la vibració i l'aïllament de xoc?

La resposta a aquesta pregunta requereix conèixer alguns fets bàsics sobre cautxús tant naturals com sintètics. Això inclou definir el que comunament anomenem cautxú. La Declaració de disseny de Lord Corporation DM1101a (disponible a petició) indica que "és un material sintètic o natural, les cadenes de peses llargues i elevades de pes molecular han estat creuades per certs ingredients químics per formar una xarxa. Es caracteritza per la capacitat d'acceptar i recuperar-se de la deformació extrema del 200 per cent o més. El terme elastòmer inclou el cautxú natural i els molts materials sintètics que posseeixen propietats de cautxú. "El diagrama següent mostra l'estructura química del cautxú natural, el cis- polisisopre. El cautxú natural està format per cadenes llargues que consta d'almenys 10.000 unitats químiques similars.

Imatge: Estructura química de cautxú natural

Imatge: Estructura química de cautxú natural

Charles Goodyear va descobrir el 1839 que quan el cautxú està vulcanitzat amb sofre a 120-220 ° C, les molècules de goma s'uneixen a través d'àtoms de sofre, com es mostra en el gràfic següent. Aquest enllaç creuat crea la xarxa molecular que proporciona la força del cautxú, l'elasticitat i altres propietats mecàniques importants. Hi ha diversos tipus de vulcanitzats que varien segons el tipus de reticulació que es produeix. Els vulcanitzats amb reticulats de carboni-carboni generalment tenen una major resistència a la temperatura, mentre que les vulcanitzades amb enllaços reticulats més polisulfídics són més forts.

Imatge: Vulcanització de poliisoprè

Imatge: Vulcanització de poliisopre ne

A més, els cautxús utilitzats per a aplicacions industrials i d'enginyeria generalment es componen amb farcits que afecten les propietats del vulcanitzat. Els farciments solen consistir en negre de carboni, i la formulació utilitzada afecta molt les propietats del cautxú, com ara la resistència a la llàgrima i la abrasió, el mòdul, la histèresi i la fluència. A més, es poden afegir altres productes químics que protegeixen el cautxú de la llum del sol, l'ozó i l'oxigen.

La capacitat de formular gomes amb propietats específiques fa que sigui tan versàtil i útil en un nombre gairebé il·limitat d'aplicacions. El cautxú natural en particular és especialment valuós com a material de primavera a causa de la seva longevitat, resistència, baix cost, resistència a un ampli rang de temperatures i capacitat d'unió als metalls. El cautxú natural s'utilitza en molts dels nostres Senyors Mountsbecause d'aquestes característiques i la seva capacitat de reduir la transmissió de vibracions i sorolls en ambients molt durs. Per exemple, pot resistir la calor i els productes químics que es troben en els motors de vehicles, i la seva resistència a la inflamació quan està immersa en líquids vol dir que també pot suportar amb èxit condicions submarines durant molts anys.

Tanmateix, fins i tot els cautxús amb propietats semblants no poden fer el mateix en entorns idèntics. Com diu el Senyor en la seva literatura de disseny, un cautxú natural de 50 duromètres fabricat per una empresa exhibirà diferents característiques que els seus propis 50 gomes de duromètre natural compostes per funcionar correctament amb els seus aïllants. De fet, fins i tot les muntures estàndard poden no ser adequades, i els compostos del Senyor elastòmers especials amb diferents molls i dimensions quan són necessàries solucions personalitzades.

Però quan es pensa en una font, normalment apareix una imatge d'un metall enrotllat. Amb molls d'acer, hi ha una relació lineal entre la força i el desviament (pensar en el moviment cap amunt i avall d'una massa suspesa d'una molla metàl·lica). No obstant això, les molles de goma es poden dissenyar per proporcionar una rigidesa diferent en adreces no lineals. Les forces de cisallament, com ara la fricció, es produeixen quan dos costats oposats de l'experiència del material forcen en direccions oposades, tal com es mostra en el gràfic següent. El mòdul de cisallament descriu com un material respon a aquest tipus d'estrès, i es defineix com la relació de l'esforç de cisallament amb la tensió de cisall expressada en gigapascals (GPa). Per posar això en perspectiva, una goma plena de 2% de tensió pot tenir un mòdul de cisalla de 0.0003 GPa versus 79.9 GPa per a acer estructural. El que aquests números ens diuen és que el cautxú es pot estirar molt més que l'acer abans que es deformi permanentment.

Imatge: forces de cisallament

Imatge: forces de cisallament

Altres avantatges importants del cautxú sobre l'acer inclouen la facilitat de maneig i instal·lació, la capacitat d'emmagatzematge d'energia i la capacitat de convertir una mica d'energia per a la calor quan es desvia. Aquesta última característica es coneix com histèria, i és per això que la calor no s'acumula en cautxú en la mesura que ho fa en metalls. El cautxú natural sense farcits presenta una histèresi molt escassa i, per tant, proporciona una dissipació o amortiment energètic en un sistema sotmès a forces vibracionals. El punt de transport és que a diferència de l'acer, el cautxú té una capacitat d'amortiment inherent.

La discussió anterior hauria de deixar clar per què el cautxú és tan valuós en l'aïllament de les vibracions. Tanmateix, només proporciona alguns punts clau en un tema molt complex. És important tenir en compte que triar el muntatge incorrecte pot fer que les vibracions siguin pitjors que si no hi hagués cap muntatge. Recomanem considerar les estratègies de control de vibracions al començament del procés de disseny del producte i consultar amb un expert en enginyeria quan seleccioneu materials i muntures. També recomanem treballar amb un fabricant líder com Lord Corporation, que compta amb àmplies instal·lacions i recursos d'enginyeria per realitzar proves de productes, materials i prototips en condicions del món real. http://www.svks-rubberseal.com/oem/metal-buffer-type-at.html