Immergiamoci quindi nel mondo della deformazione permanente nei prodotti in gomma . In questa guida, spiegheremo cos'è la deformazione permanente nei prodotti in gomma, come viene misurata e come funziona, e alcuni test standard del settore.
Abbiamo in programma di condividere alcuni esempi di calcolo per comprendere i valori alti e bassi e il loro significato. Inoltre, ti sarà utile verificare alcuni luoghi comuni sui set di compressione. Sei pronto a comprendere il concetto di set di compressione? Iniziamo!
Cos'è un set di compressione?
La deformazione permanente da compressione misura la capacità di un materiale di ritornare alla sua forma e dimensione originali dopo essere stato compresso e schiacciato sotto pressione per un determinato periodo di tempo.
Ad esempio, se si comprime una palla di gomma con tanta forza per un lungo periodo di tempo da impedirle di tornare alla sua forma sferica e da mantenerla schiacciata, allora questa palla presenta un'elevata deformazione permanente da compressione , il che la rende meno adatta per determinate applicazioni.
La deformazione permanente da compressione è una caratteristica importante dei prodotti in gomma, soprattutto quando la gomma viene utilizzata per realizzare guarnizioni, sigilli e pneumatici. Questi prodotti devono mantenere la loro forma e funzionalità anche se compressi a lungo.
Un'elevata deformazione permanente si verifica quando un materiale perde la sua forma e dimensione sotto compressione per un determinato periodo di tempo. Al contrario, una bassa deformazione permanente nei prodotti in gomma significa che il prodotto ritorna alla sua forma originale dopo un lungo periodo di compressione.
Una bassa compressione è preferibile a un'alta compressione perché mantiene una tenuta ermetica e garantisce una corretta aderenza degli pneumatici alla strada. Un'alta compressione può causare deformazioni e perdite.
La deformazione permanente da compressione nei prodotti in gomma è un test che misura la capacità del materiale di ritornare alla sua forma originale dopo essere stato compresso o schiacciato. Se il prodotto ritorna alla sua forma originale senza perdere molta forma, significa che svolgerà efficacemente la sua funzione.
Come funziona un set di compressione?
Il test di deformazione permanente è stato eseguito sulla gomma per misurarne la capacità di recuperare la forma e le dimensioni originali dopo essere stata compressa. Questo test valuta la resilienza e la durabilità della gomma nel tempo.
Ecco come funziona il test del set di compressione:
- Compressione iniziale
Nella prima fase, il campione di gomma viene compresso a un livello di pressione specifico premendolo tra due superfici piane. Questa pressione simula le condizioni a cui la gomma è sottoposta nel tempo durante il suo utilizzo.
- Mantenendo la compressione
La gomma viene pressata per un periodo specifico, ad esempio 24 ore o anche giorni. La durata dipende dallo standard di prova e dall'applicazione prevista del prodotto.
- Rilascio e misurazione
Trascorso il tempo specificato, il prodotto viene rilasciato dalla pressione e gli si permette di ritornare alla sua forma originale. La quantità di deformazione che ritorna alla forma originaria è rappresentata dal valore di deformazione permanente da compressione, misurato in percentuale.
Una bassa deformazione permanente da compressione significa che il prodotto in gomma possiede buone proprietà elastiche e può recuperare facilmente la sua forma originale.
Un'elevata deformazione permanente da compressione significa che il prodotto in gomma non ritorna alla sua forma originale con la stessa efficacia necessaria. Questo indica un potenziale problema di durata nel tempo.
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Importanza del compression set nei prodotti in gomma
I produttori eseguono test di deformazione permanente per garantire che i prodotti in gomma mantengano la loro forma sotto pressione e funzionino correttamente nel tempo.
Il valore della deformazione permanente è direttamente correlato alla sicurezza, alle prestazioni e alla durata di diverse applicazioni a base di gomma. Ecco alcuni motivi che definiscono l'importanza della deformazione permanente nei prodotti in gomma.
- Mantiene l'integrità della tenuta: I prodotti in gomma devono mantenere una tenuta ermetica per evitare perdite o contaminazione, soprattutto durante l'applicazione O-ring, sigilli e guarnizioni. Pertanto, un set di compressione basso garantisce che il sigillo rimanga intatto e il sistema manterrà la sua integrità.
- Migliora la durabilità: I prodotti a base di gomma come pneumatici e componenti delle sospensioni spesso subiscono grandi pressioni e compressioni quando vengono utilizzati. Pertanto, un valore di compressione impostato basso garantisce che i pneumatici ritornino alla loro forma originale. Pertanto, i pneumatici in gomma rimarranno sicuri e durevoli nel tempo.
- Controllo di qualità: I produttori eseguono test di set di compressione su prodotti in gomma Prima di utilizzarli, devono scegliere prodotti in gomma di alta qualità per soddisfare le aspettative dei clienti e gli standard del settore. Un set di prodotti a bassa compressione è sinonimo di alta qualità.
- Garanzia di sicurezza: I prodotti in gomma hanno applicazioni critiche nei componenti aerospaziali, nei macchinari industriali e dispositivi mediciIl valore del compression set definisce il livello di sicurezza che un prodotto può offrire.
- Risparmi: I prodotti ad alto contenuto di gomma con un basso valore di compressione richiedono sostituzioni e riparazioni meno frequenti, con conseguente risparmio sui costi.
Misurazione del compression set
La deformazione permanente da compressione dei prodotti in gomma viene misurata mediante le due seguenti procedure di prova :
Set di compressione A
Si tratta della misura della deformazione permanente da compressione quando il campione è sottoposto a una forza d'aria costante di 1.8 kN.
Durante questo test, il campione viene compresso per un periodo specifico e a una temperatura prestabilita sotto una forza costante di 1.8 kN.
Dopo il rilascio della forza, al prodotto vengono concessi 30 minuti per tornare alla sua condizione normale prima che venga misurato il suo spessore finale.
La formula per calcolare il compression set è la seguente:
Valore set A di compressione = [(t0-t1)/t0] X100%
Dove:
- t0 = spessore o altezza originale del campione
- t1 = altezza/spessore del pezzo dopo il tempo di compressione specificato e il tempo
Per esempio:
Prima della compressione, l'altezza originale del campione è di 25 mm, e dopo 24 ore di compressione , l'altezza del materiale è di 20 mm. Ora, applichiamo la formula per ottenere il valore di deformazione permanente da compressione.
Ecco il calcolo:
Set di compressione A = [(25-20)/25] x100% = 20%
Set di compressione B
Si tratta della determinazione del cedimento permanente della compressione dopo una deflessione costante nell'aria.
Durante questo test, il campione viene sottoposto a una deflessione costante dell'aria pari a circa il 75% della sua altezza originale per un tempo e una temperatura specifici. Il prodotto viene lasciato riposare per 30 minuti, dopodiché ne viene misurato lo spessore. Viene quindi misurata la percentuale dello spessore finale del campione mantenuto dopo il rilascio dalla compressione.
La formula per il calcolo del compression set b è la seguente:
Set di compressione B = [(t0-t2)/t0-tn] x100%
- t0 = Spessore/altezza originale del campione
- L'altezza/spessore del prodotto campione durante la prova
- t2= altezza/spessore del campione dopo il tempo specificato e un successivo periodo di recupero
Per esempio:
L'altezza originale del campione è di 25 mm e viene compresso al 75% per quasi 24 ore. Dopo il test, l'altezza del prodotto viene misurata e risulta di 23.5 mm. Il 75% di 25 mm è pari a 18 mm.
Ecco il calcolo:
Valore set di compressione B=(25-23.5)/(25-18.75) x100% =24%
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Fattori che influenzano il set di compressione
Ecco alcuni fattori che possono influenzare il valore del compression set:
- Tipo di gomma: La composizione chimica della gomma varia da un tipo all'altro. Il valore di compression set della gomma naturale sarà diverso da quello della gomma sintetica. Altri tipi di gomma hanno diversi livelli di resistenza alla deformazione permanente.
- Temperatura: Il materiale in gomma ha un elevato valore di compression set alle alte temperature. Normalmente, i test sui prodotti in gomma vengono eseguiti a temperature elevate per simulare le condizioni del mondo reale. Questi molteplici metodi di test offrono informazioni dettagliate sulle prestazioni di questo prodotto a vari livelli di temperatura.
- Tempo di compressione: Un'altra cosa che può influenzare la deformazione strutturale di un prodotto in gomma è la durata della compressione. Un compression set è elevato quando un prodotto riceve forza di compressione per un lungo periodo. Questo tempo di compressione elevato provoca anche una deformazione permanente.
- Pressione di compressione: Anche l'entità della pressione e dello stress applicati a un prodotto in gomma influisce sulla deformazione strutturale. Un confronto più elevato porta a una maggiore deformazione.
- Invecchiamento della gomma: Quando la gomma invecchia e viene esposta alla luce solare, all'ossigeno o a reazioni chimiche, questo invecchiamento diventa anche una ragione per l'elevata deformazione a compressione.
- Riempitivi e additivi: A seconda della loro tipologia e concentrazione, le gomme siliconiche caricate o con additivi possono aumentare o diminuire il compression set.
- Processo di stagionatura: Un altro fattore che può influenzare il valore di compression set è il processo di vulcanizzazione dei prodotti in gomma. Se vulcanizzati correttamente, i prodotti mantengono un elevato livello di elasticità e un'elevata resistenza alla deformazione.
- Design e geometria: Anche il design e la geometria dei componenti in gomma influenzano la loro risposta alla compressione.
Standard e metodi di prova del compression set
Le prove di deformazione permanente a compressione per i prodotti in gomma si basano su procedure standard sviluppate da organizzazioni rinomate come STM International e ISO ( Organizzazione internazionale per la standardizzazione ).
Sebbene esistano numerosi standard e procedure di prova, desideriamo condividere i dettagli di due standard e metodi di prova comuni utilizzati per determinare il valore della deformazione permanente da compressione delle mescole di gomma.
ASTM D395 – Metodi di prova standard per le proprietà della gomma – Deformazione permanente da compressione
È lo standard più comunemente utilizzato per testare i prodotti in gomma per diverse applicazioni. Questo standard stabilisce alcune linee guida per misurare la deformazione permanente da compressione del materiale. L'ASTM D395 prevede diversi tipi di test eseguiti su prodotti in gomma a temperatura ambiente o a temperature elevate.
ISO 815 – 1:2019 Gomma vulcanizzata o termoplastica – Determinazione della deformazione permanente da compressione
Questa norma ISO stabilisce alcune linee guida per la prova di deformazione permanente da compressione di gomme vulcanizzate e termoplastiche a temperatura ambiente e a temperature elevate.
ISO 815 – 1:2019 Standard di compressione set
Esistono tre metodi di prova per temperature elevate e un metodo di prova per temperatura ambiente. Lo scopo di questo metodo è misurare la capacità della gomma di una determinata durezza (intervallo da 10 IRHD a 95 IRHD) di mantenere le proprie proprietà elastiche dopo una compressione prolungata per un periodo di tempo specificato.
| Durezza della gomma | Deformazione di compressione |
|---|---|
| Da 80 IRHD a 89 IRHD | 15 Percentuale |
| Da 90 IRHD a 95 IRHD | 10 Percentuale |
Norma ISO 815 – 1:2019 per la deformazione da compressione
| Periodo di prova | Ore | La temperatura | Misura |
|---|---|---|---|
| Corti | 24 ore | elevato | Stato della cura |
| Corti | 24 ore | Ambientale | L'effetto sui cambiamenti fisici della gomma |
| Lunghi | 1000 ore | elevato | Misurare l'effetto dell'invecchiamento e prevedere le prestazioni del servizio |
Parametri di test
Entrambe le norme specificano le attrezzature, le formule di calcolo e le condizioni di prova per misurare il valore di deformazione permanente da compressione del materiale in gomma. I produttori e gli ingegneri utilizzano queste linee guida standard per valutare l'idoneità dei materiali in gomma per diverse applicazioni, assicurandosi che soddisfino i requisiti di prestazioni e durata.
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Idee sbagliate comuni sul set di compressione
Alcuni aspetti del set di compressione potrebbero essere migliorati, poiché potrebbero portare a una selezione errata del materiale o dell'applicazione. È ora di fare chiarezza su questa compressione.
Idea sbagliata: un set di compressione più elevato indica una migliore formabilità per lavori di dettaglio
In realtà, è necessario un valore più preciso. Un valore di deformazione permanente più elevato significa che il materiale ha meno probabilità di ritornare alla sua forma originale dopo la compressione. Questo materiale è inizialmente più modellabile, ma può deformarsi in modo permanente se sottoposto a forze compressive continue.
Pertanto, se avete bisogno di un prodotto in gomma per lavori di precisione, è consigliabile scegliere un prodotto con un basso valore di deformazione permanente .
Idea sbagliata: la gomma è più elastica dell'acciaio a causa della flessibilità
In realtà , l'elasticità si riferisce a una caratteristica della gomma che determina la capacità del materiale di ritornare alla sua forma originale dopo una deformazione. La gomma è molto flessibile, ma potrebbe non essere flessibile quanto l'acciaio.
L'acciaio è più elastico della gomma perché riesce a ritornare alla sua forma originale in modo più efficace. La gomma è molto flessibile, ma si deforma facilmente. Quindi, questo non significa che sia più elastica.
Idea sbagliata: i guasti del set di compressione dell'O-Ring sono dovuti esclusivamente a problemi materiali
In realtà , numerosi fattori contribuiscono al cedimento del set di O-ring a compressione. Il materiale deve essere compatibile con i prodotti chimici del sistema.
Tuttavia, non è l'unico fattore. Un altro elemento che può causare il cedimento è il livello di compressione applicato all'O-ring. Quando si seleziona un O-ring, è necessario evitare una compressione eccessiva per prevenirne il cedimento nel tempo.
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Conclusione
Finalmente, hai un quadro completo della deformazione permanente da compressione nei prodotti in gomma. Ad esempio, cos'è e quanto è importante un basso valore di deformazione permanente da compressione. Conosci la formula che ti aiuta a misurare il valore con i metodi di deformazione permanente da compressione A e B.
Inoltre, è importante comprendere quali fattori possono influenzare il valore di deformazione permanente e quali standard vengono seguiti per i test. È sempre consigliabile selezionare con cura i materiali elastomerici e non lasciarsi influenzare da preconcetti.
Quando si ha a che fare con un set di prodotti in gomma a compressione, è fondamentale avere ben chiari i fatti , perché un'idea sbagliata potrebbe portare alla scelta del materiale inadatto a una specifica applicazione.
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I valori di compressione variano da un tipo di gomma all'altro. È possibile diminuire questo valore modificando il processo di vulcanizzazione e la geometria della gomma. L'idea di scegliere il valore di compressione corretto per la propria applicazione può sembrare complessa.
Ma non preoccupatevi, i nostri esperti di scienza dei materiali di Hongju sono a vostra disposizione per guidarvi in ogni fase. Potete condividere i requisiti del vostro progetto con il nostro team e noi selezioneremo il prodotto in gomma più resistente ed efficace, con il valore di deformazione permanente più adatto alle vostre esigenze. Prenotate subito una consulenza!
