استحکام کششی لاستیک عامل بسیار مهمی است که کیفیت پلیمر انتخابی را تعیین می کند. تست های استحکام کششی نیز بخشی از بررسی های کیفیت برای تعیین اینکه آیا یک محصول پلیمری نهایی یا اورینگ لاستیکی و از همه مهم تر ضربه گیر لاستیکی از کیفیت مورد انتظار برخوردار است یا خیر.
استحکام کششی تعیین می کند که لاستیک چه مقدار بار را قبل از شکستن یا آسیب رساندن تحمل می کند. به عنوان فردی که از اجزای لاستیکی استفاده می کند، باید از استحکام کششی لاستیک آگاه باشید تا مطمئن شوید که ماشین آلات یا قطعه شما مطابق با مشخصات کار می کند.
استحکام کششی چیست؟
طبق تعریف، حداکثر نیرویی است که یک ماده می تواند تحمل کند (در این مورد، لاستیک) قبل از شکستن. واحد استحکام کششی پوند بر اینچ مربع (psi) است. استحکام کششی را می توان با Mpa (مگا پاسکال) نیز نشان داد.
انواع مختلف لاستیک دارای انواع مختلفی از استحکام کششی هستند و ممکن است از سازندگان خواسته شود بسته به استحکام مورد نیاز خود، نوع لاستیک را انتخاب کنند.
چرا مقاومت کششی لاستیک را بدانیم؟
لاستیک ماده ای انعطاف پذیر و قالب گیری است. وقتی مدام به مواد فشار می آورید، پس از مدتی الیاف مواد شکسته می شود و باعث آسیب می شود. دانستن استحکام کششی لاستیک به دانستن نقطه دقیقی که این شکست در آن رخ می دهد کمک می کند.
سه نوع اساسی وجود دارد.
- قدرت تسلیم: این حداکثر نیرویی است که لاستیک می تواند بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک نوار لاستیکی به یک نقطه خاص کشیده می شود و آزاد می ماند، به شکل اولیه خود باز می گردد. این قدرت تسلیم است.
- استحکام نهایی: این استحکام کششی لاستیک بسیار نزدیک به نقطه شکست است. هر نیروی بیش از این ممکن است باعث شکستگی مواد شود.
- قدرت شکست: این نیرو باعث تغییر شکل یا آسیب دائمی به مواد لاستیکی می شود.
تاثیر کششی بر عملکرد محصول چگونه است؟
اجزای لاستیکی متعددی مانند سوپاپ ها، مهر و موم ها و دیافراگم ها ممکن است در ماشین آلات استفاده شوند. این اجزا چندین نقش از جمله آب بندی، کاهش اصطکاک، محافظت در برابر نشت یا سرکوب لرزش را ایفا می کنند.
یک مهر و موم لاستیکی مانند روکش غلطک لاستیکی با کیفیت پایین با استحکام کم ممکن است باعث نشت خطرناک شود و در عرض چند ثانیه به افراد و اموال آسیب برساند. یک شیر کم استحکام ممکن است در هنگام ورود سیالات فرسایشی آسیب ببیند و خراب شود و منجر به کاهش بهره وری شود.
بیایید یک دریچه لاستیکی ساده را در نظر بگیریم که در تایرها برای کنترل فشار هوا نصب شده است. شیر باید فشار هوای داخلی را تحمل کند تا برای مدت طولانی کار کند. دریچه های هوا با استحکام پایین ممکن است نیاز به تعویض بیشتر داشته باشند و کیفیت محصول را پایین بیاورند.
یافتن مقاومت کششی لاستیک
دو روش آزمایش متداول برای یافتن استحکام کششی لاستیک استفاده می شود.
- روش برش دمبل : در این روش تکه کوچکی از لاستیک نمونه را به شکل دمبل برش می دهند. برش باید بین ضخامت های 1.3 میلی متر و 3.3 میلی متر باشد. اکنون نمونه کشیده می شود تا زمانی که بشکند. نیروی اعمال شده و شکل کشیدگی یادداشت می شود و استحکام کششی محاسبه می شود.
- روش برش حلقه : این روش مشابه روش اول است با این تفاوت که نمونه به صورت حلقه های نازک خواهد بود. این
|
انواع لاستیک |
استحکام کششی بر حسب Mpa |
|
طبیعی |
22 |
|
نیتریل |
13 |
|
HNBR |
22 |
|
نئوپرن |
14 |
|
هیپالون |
20.3 |
|
بوتیل |
17 |
|
EDPM |
15.2 |
|
سیلیکون |
10 |
|
ویتون |
10 |
|
پلی اورتان |
14 |
|
PTFE |
31 |
حلقه ها کشیده می شوند و نیروی اعمال شده و شکل کشیدگی برای محاسبه استحکام کششی ذکر می شود.
چگونه استحکام لاستیک بین انواع مختلف لاستیک متفاوت است؟
خواص فیزیکی انواع مختلف لاستیک استحکام کششی آنها را نیز تغییر می دهد. زنجیره های پلیمری و اتصالات عرضی که یک ماده را تشکیل می دهند تعیین می کنند که لاستیک نهایی چقدر قوی خواهد بود.
لاستیک مصنوعی را می توان با استفاده از ترکیبی از پلیمرها و مواد افزودنی مختلف ایجاد کرد تا آنها را فوق العاده قوی کند و از استحکام کششی بالایی لاستیک برخوردار باشد.
چگونه استحکام لاستیک را تغییر دهیم؟
به طور طبیعی، انواع مختلف لاستیک دارای مقاومت کششی متفاوتی هستند. با این حال، می توانید مقاومت کششی یک پلیمر خاص را با مخلوط کردن پرکننده های مختلف با خواص شیمیایی متفاوت به پلیمر در حین تولید آن تغییر دهید.
به یاد داشته باشید که استحکام کششی با سناریوهای مختلف تغییر می کند. در حالی که در حالت عادی، لاستیک طبیعی از استحکام کششی بالاتری نسبت به لاستیک سیلیکونی برخوردار است، زمانی که این مواد گرم می شوند، فاصله استحکام کششی بین این دو نوع پلیمر کاهش می یابد.
چگونه استحکام کششی یک قطعه لاستیکی موجود را آزمایش کنیم؟
فرض کنید یک میلیون قطعه شیر لاستیکی سفارش داده اید و سازنده قطعات لاستیکی نمونه هایی را برای بررسی به شما داده است.
برای تیم شما مهم است که استحکام کششی لاستیک مورد استفاده در ساخت قطعه را قبل از دادن مجوز برای ساخت بقیه قطعات پیدا کنید.
ساده ترین راه برای انجام این کار استفاده از تست برش دمبل یا تست برش حلقه است. بخش کوچکی از جزء را می توان برش داد یا به هر یک از این شکل ها قالب زد و آزمایش کشش را می توان انجام داد.
در صورت امکان، از سازنده یک قطعه خام از پلیمر برای انجام آزمایش بخواهید که ممکن است نتایج دقیق تری به دست دهد. همیشه توصیه می شود که تست کشش را انجام دهید و به مقادیری که سازنده ذکر می کند وابسته نباشید، به خصوص زمانی که سفارش زیاد است.
نحوه محاسبه مقاومت کششی لاستیک
برای محاسبه استحکام کششی لاستیک، باید یک آزمایش مقاومت کششی انجام دهید. این آزمایش شامل کشش یک نمونه لاستیک تا شکستن یا تغییر شکل دائمی آن و اندازه گیری میزان نیروی مورد نیاز برای انجام این کار است. از نتایج این آزمایش می توان برای محاسبه مقاومت کششی نمونه لاستیک استفاده کرد.
فرمول محاسبه مقاومت کششی لاستیک به این صورت است:
استحکام کششی = نیروی در شکست / سطح مقطع نمونه
نیروی در شکست حداکثر نیروی مورد نیاز برای شکستن نمونه لاستیک است و سطح مقطع نمونه مساحت نمونه عمود بر جهت نیرو است. با تقسیم نیروی در هنگام شکست بر سطح مقطع نمونه، می توان استحکام کششی لاستیک را تعیین کرد.
عواملی که می توانند بر استحکام کششی لاستیک تأثیر بگذارند
عوامل متعددی می توانند بر استحکام کششی لاستیک تأثیر بگذارند، از جمله ترکیب، ساختار و پردازش آن. ترکیب شیمیایی لاستیک می تواند با تأثیر بر کشش، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر سایش و پارگی، بر استحکام کششی آن تأثیر بگذارد. ساختار لاستیک همچنین می تواند با تأثیر بر وزن مولکولی، چگالی پیوند متقاطع و جهت گیری زنجیره های پلیمری بر استحکام کششی آن تأثیر بگذارد.
فرآوری لاستیک همچنین می تواند با تأثیر بر درجه ولکانیزاسیون، زمان پخت و دمای آن بر استحکام کششی آن تأثیر بگذارد. پردازش نادرست می تواند منجر به نقص در لاستیک، مانند حباب های هوا، آخال ها، یا نقاط ضعیف شود که می تواند استحکام کششی آن را ضعیف کند.
مقایسه مقاومت کششی و مقاومت پارگی در لاستیک
استحکام کششی و مقاومت پارگی دو ویژگی مهم لاستیک هستند که اغلب با هم مقایسه می شوند. استحکام کششی حداکثر تنشی را که یک ماده می تواند قبل از شکستن یا تغییر شکل دائمی تحت کشش تحمل کند، اندازه گیری می کند، در حالی که استحکام پارگی میزان نیروی لازم برای پاره شدن یک ماده را اندازه گیری می کند.
استحکام کششی و مقاومت پارگی هر دو در تعیین عملکرد و دوام محصولات لاستیکی مهم هستند. با این حال، آنها انواع مختلف تنش را اندازه گیری می کنند و تحت تأثیر خواص مواد مختلف قرار می گیرند. به عنوان مثال، محصولات لاستیکی که تحت کشش قرار می گیرند، مانند تسمه نقاله یا شیلنگ، به استحکام کششی بالایی نیاز دارند، در حالی که محصولاتی که در معرض پارگی هستند، مانند واشر یا مهر و موم، به استحکام پارگی بالایی نیاز دارند.
اهمیت محاسبه دقیق مقاومت کششی در صنعت لاستیک
محاسبه دقیق استحکام کششی لاستیک در صنعت لاستیک ضروری است، زیرا تضمین می کند که محصولات مطابق با استانداردهای کیفیت و عملکرد مطلوب هستند. محصولات لاستیکی که برای مقاومت در برابر نیروهای وارد شده بر روی آن ها طراحی شده اند، احتمال شکست زودرس کمتری دارند، که می تواند باعث صرفه جویی در زمان و هزینه برای تولید کنندگان و مشتریان شود.
نتیجه گیری
دانستن استحکام لاستیک مورد استفاده در ساخت اجزای خود به شما کمک می کند تا از قطعه به شیوه ای موثر استفاده کنید. در حالی که استحکام کششی بالاتر معمولاً مفید در نظر گرفته می‌شود، باید به خاطر داشته باشید که پلیمرهای با استحکام کششی بالا ممکن است محدودیت‌های دیگری مانند نرخ اکسیداسیون بالا یا مستعد فرسایش داشته باشند.