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非金屬彈簧材料

作者:大同彈簧 來源:大同彈簧 時間:2013-11-06 17:01:05 次數:

另一類彈簧或彈性材料廣泛應用的為橡膠、塑料類非金屬材料產品,近年來聚胺酯類材料具有更高強度而得到了更廣的應用。
非金屬彈簧材料
    另一類彈簧或彈性材料廣泛應用的為橡膠、塑料類非金屬材料產品,近年來聚胺酯類材料具有更高強度而得到了更廣的應用。橡膠利聚胺酯類材料由于其本身很高的彈性、良好的耐磨性、隔音性和阻尼特性等特點,而用于汽車、兵器、宇航、化工等減振、消音機構上,與一般彈簧鋼相比具有更大的吸收能能量、耐腐蝕、非磁性和絕緣性能。  
橡膠類、聚胺酯類和增強性塑料等材料,包括高強度纖維材料,品種繁多,并且公司和行業產品標準更新很快。多數情況都是供貨廠根據用戶或彈簧廠要求進行開發和調整配方。
13.1聚胺酯類  
聚胺酯足山多元醇和二異氰酸鹽二種主要的原料制作而成,在制作過程中,如果添加具有多功能基的第三種成分分,則可產生另一種分子結構形式的聚胺酯,交聯聚胺酯。由于聚胺酯組成的多樣性,以及成分間比例的可調性,使其兼有橡膠、塑料與纖維的特性,因而在加工有非常高的選擇性。
聚胺酯大致可以分為:硬質(或軟質)發泡體、涂料、按著劑、彈性體及熱塑性聚胺酯。一般我們彈簧行業采用彈性休及熱塑性聚胺脂。
常剛的硫化聚胺酯橡膠:
兼有橡膠和塑料的性能,其特點是在高硬度和高模量下,仍具有較高的彈性和扯斷伸長率,這是一般橡膠和塑料難以兼備的。此外,聚胺脂橡膠具有很好的耐磨性、屈撓性和烴類燃料及大部分有機溶劑的抗耐能力,同時具有很高的物理力學性能、緩沖性、生物相溶性、耐輻射性和耐臭氧性,以及良好的電絕緣性和耐老化性能。廣泛應用汽車工業上的各類部件,機械加工設備的各類緩沖、彈性件及摩擦件,或附于彈簧上以降低噪音和震動等,同時在制鞋業、紡織業和冶金業也有廣泛的應用。
一般彈簧產品、護套、緩沖塊、組合彈簧等聚胺脂材質部分性能要求有:硬度(邵氏硬度一般大于80),測試標準ASTM D2240 ; 抗拉強度和延伸率,測試標準 ASTM D412;時效要求(老化實驗) ASTM D573 ,通常有油類實驗 ASTM D471 和溫度類試驗 ASTM D412;壓縮要求 ASTM D395 ;還有密度要求等等。
13.2橡膠類  
橡膠具有很高的彈性、良好的耐磨性、隔聲性和阻尼特性等優點。橡膠與其他材料比較,最大的區別是彈性模量低(E≈IOMPa)和伸長率很高(δ=100%~1000%)。這種優良的拉伸和壓縮能力具有高的儲能能力。在各類產品中得到廣泛的應用。橡膠彈簧和空氣彈簧都是用橡膠制造的,這兩種彈簧廣泛用于各種車輛懸架系統、飛機的起落機構、抗沖擊和振動的隔振器、氣動儀表和床墊彈簧等。
橡膠分天然橡膠和人工合成橡膠,或是這兩種的混合橡膠。
橡膠按其使用性能分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠有:天然橡膠(NR);丁苯橡膠(SBR);丁二烯橡膠(BR);異戊二烯橡膠(1R)。特種橡膠有:丁腈橡膠,耐油性強;異丁橡膠,減震性好;氯丁橡膠,耐氣候性強;乙烯丙烯共聚橡膠,耐熱性好。表2-90是常用橡膠的主要性能。
2-90  常用橡膠的主要性能

橡膠品種
 
杭拉強度
 
伸長率
 
最高使用
溫度/℃
耐有機酸
能力
耐高濃度
無機酸能力
耐高度
堿能力
耐汽油能力
 
天然
丁苯
異戊
順丁
丁基
氦丁
聚氨脂
丁腈
三元乙丙
丙烯酸脂
23~35
15~35
20~30
18~25
17~21
25~27
20~35
15~30
15~25
7~12
4~10
20~22
650~900
500~800
600~900
450~800
650~800
800~1000
300~800
300~800
400~800
400~600
50~500
100~500
120
120
120
120
170
150
80
170
150
175
315
315
  
  
  
  
劣~良
劣~可
  
劣~可
  
  
  
  
顯著溶脹
顯著溶脹
顯著溶脹
不適用
顯著溶脹
輕微~中等溶脹
適用
適用
不適用
不適用
顯著溶脹
適用

 
用來制造橡膠彈簧的最合適的橡膠是天然橡膠和丁基橡膠兩種,但是有時要求耐油性能時,應選用丁腈橡膠,而要求耐大氣老化性能的,應選用氯丁橡膠等。
橡膠的剛度除了和彈簧的幾何形狀有關外,從材料的角度看主要取決于其彈性模量(E≈3G)的大小,而且減振系統的自然頻串也隨剛度而變化,因此關鍵在于調整和控制橡膠的彈性模量正。橡膠的彈性模量和硬度存在著一定關系,見圖2-5
橡膠的阻尼特性是它的另一特點.橡膠彈簧不但能減振,而且還可以避免共振。但是阻尼也有導制橡膠生熱不利的一面,因為阻尼作用主要是橡膠在變形時內部摩擦而產生的,它能使機械能轉化為熱能,同時也使彈簧變形產生滯后現象。通常把這種滯后特性用橡膠阻尼系數±來表示。阻尼和生熱都隨橡膠的φ值增大而增加,因此為了降低生熱,就希望φ值小一些好。但是在受沖擊的情況下,為了獲得高的阻尼效果,則應增大φ值,而φ值主要取決于橡膠的種類,因此應根據具體使用情況選取橡膠的種類以便調節和控制它的滬值.表2-91是各種橡膠的阻尼系數φ
2-91  橡膠的阻尼系數φ

橡膠種類
天然橡膠
丁苯橡膠
氯丁橡膠
丁腈橡膠
丁基橡膠
阻尼系敷φ
0.05~0.15
0.15~0.30
0.15~0.30
0.25~0.40
0.25~0.40

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