لماذا يستخدم المطاط لعزل الاهتزاز والصدمة؟

تتطلب الإجابة على هذا السؤال معرفة بعض الحقائق الأساسية حول المطاط الطبيعي والمصنع. وهذا يشمل تحديد ما نسميه عادة المطاط. توضح دراسة اللورد كوربوريشن للتصميم DM1101a (متوفرة عند الطلب) ، أنها "مادة اصطناعية أو طبيعية تم ربط سلاسل الوزن الطويلة والمرتبطة بالوزن الجزيئي ببعض المكونات الكيميائية لتشكيل شبكة. يتميز بالقدرة على القبول والتعافي من التشوه الشديد البالغ 200 في المائة أو أكثر. يتضمن المصطلح المطاط الصناعي المطاط الطبيعي والعديد من المواد الاصطناعية التي تمتلك خواصًا تشبه المطاط. "يوضح الرسم البياني أدناه البنية الكيميائية للمطاط الطبيعي ، cis -polyisoprene. يتكون المطاط الطبيعي من سلاسل طويلة تتكون من ما لا يقل عن 10000 وحدة كيميائية مماثلة.

الصورة: هيكل كيميائي مطاطي طبيعي

الصورة: هيكل كيميائي مطاطي طبيعي

اكتشف تشارلز غوديير في عام 1839 أنه عندما يكون المطاط مبركناً بالكبريت عند 120-220 درجة مئوية ، تنضم جزيئات المطاط عبر ذرات الكبريت ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه. هذا الربط المتقاطع يخلق الشبكة الجزيئية التي تعطي القوة المطاطية والمرونة والخصائص الميكانيكية الهامة الأخرى. هناك أنواع مختلفة من الكبرات التي تختلف باختلاف نوع التشابك الذي يحدث. عادةً ما يكون للفلكنات ذات الروابط المتقاطعة الكربون - الكربون مقاومة أعلى للحرارة ، في حين أن الفلكنات ذات الروابط المتصالبة عالية الكثافة للبوليفيديك أقوى.

الصورة: فلكنة البولي إيزوبرين

الصورة: تفلكن polyisopre ne

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المطاط المستخدم في التطبيقات الصناعية والهندسية يتضاعف بشكل عام مع الحشوات التي تؤثر على خصائص الفلكنة. تتكون الحشوات عادة من أسود الكربون ، والصيغة المستخدمة تؤثر بشكل كبير على خصائص المطاط ، مثل مقاومة التمزق والتآكل ، والمعامل ، والتخلف ، والزحف. أيضا ، يمكن إضافة المواد الكيميائية الأخرى التي تحمي المطاط من أشعة الشمس والأوزون والأكسجين.

القدرة على صياغة المطاط مع خصائص محددة يجعلها متعددة الاستخدامات ومفيدة للغاية في عدد لا يحصى من التطبيقات. والمطاط الطبيعي على وجه الخصوص له قيمة خاصة كمواد نابضية بسبب طول العمر ، والمرونة ، والتكلفة المنخفضة ، والمقاومة لمجموعة واسعة من درجات الحرارة ، والقدرة على الربط بالمعادن. يستخدم المطاط الطبيعي في العديد من متعلقاتنا الربانية بسبب هذه الخصائص وقدرته على الحد من انتقال كل من الاهتزاز والضوضاء في البيئات القاسية. على سبيل المثال ، يمكن أن تقاوم الحرارة والمواد الكيميائية التي تصادفها محركات المركبات ، وتعني مقاومتها للتورم عند غمرها في السوائل أنها تستطيع أيضًا أن تتحمل بنجاح الظروف تحت الماء لسنوات عديدة.

ومع ذلك ، قد لا يؤدي حتى المطاط مع خصائص مثل نفسه في بيئات متطابقة. وكما يقول اللورد في أدبيات التصميم الخاصة به ، فإن مطاطًا طبيعيًا بقدرة التحمل يبلغ 50 جهازًا مصنوعًا من قبل شركة واحدة سيظهر خصائص مختلفة عن المطاط الطبيعي الذي يحتوي على 50 دورتمًا والذي يترافق مع أداء العوازل بشكل صحيح. في الواقع ، قد لا يكون حتى التركيب القياسي مناسبًا ، ويقوم اللورد بتجميع اللدائن الخاصة بمعدلات وأبعاد مختلفة في الربيع عند الحاجة إلى حلول هندسية مخصصة.

ولكن عندما يفكر المرء في الربيع ، عادة ما تتبادر إلى ذهني صورة من معدن ملفوف. مع الينابيع الفولاذية ، هناك علاقة خطية بين القوة والانحراف (فكر في حركة أعلى وأسفل كتلة معلقة من نوابض معدنية). ومع ذلك ، يمكن تصميم الينابيع المطاطية لتوفير صلابة مختلفة في الاتجاهات غير الخطية. تحدث قوى القص مثل الاحتكاك عندما يجبر جانبان متعاكسان للتجربة المادية في اتجاهين متعاكسين ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه. يصف معامل القص كيف تستجيب المادة لهذا النوع من الإجهاد ، ويتم تعريفها على أنها نسبة إجهاد القص لشدة الإجهاد المعبر عنها في جيجاباسكال (GPa). لوضع هذا في المنظور ، يمكن أن يحتوي المطاط المملوء بسلالة 2٪ على معامل القص 0.0003 GPa مقابل 79.9 جيجا للصلب الهيكلي. ما تخبرنا به هذه الأرقام هو أن المطاط يمكن أن يمتد أكثر بكثير من الفولاذ قبل أن يتشوه بشكل دائم.

صورة: قوات القص

صورة: قوات القص

وتشمل المزايا الأخرى المهمة للمطاط فوق الفولاذ سهولة استخدامه والتركيب ، وقدرة تخزين الطاقة ، والقدرة على تحويل بعض الطاقة إلى حرارة عند انحرافها. ويشار إلى الخاصية الأخيرة على أنها تباطؤ ، وهذا هو السبب في أن الحرارة لا تتراكم في المطاط إلى المدى الذي يحدثه في المعادن. إن المطاط الطبيعي بدون حشوات يُظهر تباطؤًا ضئيلًا جدًا ، ونتيجة لذلك فهو يوفر تبديدًا للطاقة ، أو تخميدًا ، في نظام يخضع لقوى ذبذبية. والوجبات الجاهزة هي أنه على عكس الصلب ، فإن المطاط لديه بعض القدرة على التخميد الكامنة.

يجب أن يوضح النقاش أعلاه سبب أهمية المطاط في عزل الاهتزاز. ومع ذلك ، فإنه يوفر فقط بعض النقاط الرئيسية في موضوع معقد للغاية. من المهم أن تضع في اعتبارك أن التقاط الحاشية الخاطئة يمكن أن يجعل الإهتزاز أسوأ مما لو لم يكن هناك أي تعليق على الإطلاق. نحن نوصي بالنظر في استراتيجيات التحكم في الاهتزاز في وقت مبكر من عملية تصميم المنتج والاستشارة مع خبير هندسي عند اختيار المواد ويتصاعد. كما نوصي بالعمل مع شركة مصنعة رائدة مثل Lord Corporation ، التي لديها مرافق شاملة وموارد هندسية لأداء اختبار المنتجات والمواد واختبار النماذج الأولية في ظل ظروف واقعية. http://www.svks-rubberseal.com/oem/metal-buffer-type-at.html