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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 瀏覽次數:

            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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