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减震阻尼新材料一一金属橡胶的应用

嘉峪检测网        2022-06-16 22:49

橡胶,是一种高分子有机聚合物。不论是天然或合成的产物,以其独特的粘弹性,再经过人们多年来不断研发创新的科学设计,已成为现代工业不可缺少的材料,广泛应用与各个领域。

 

橡胶的粘弹行为,赋于了橡胶在弹性形变所表现的特殊现象,对于橡胶的加工工艺过程以及产品的使用具有特别重要意义。这种特殊现象表现在:当在外力作用下产生形变时,发生的应力松驰现象,以及形变时所产生的滯后现象。这种滯后现象的实质就是橡胶的黏弹性性质,是应力松弛之后现象的结果。这些现象对橡胶制品性能影响来说,要用辨证的一分为二的唯物辨证观点去分析,对于某些要求弹性好的橡胶产品,在使用性能和耐久性方面可能会产生不利因素。例如轮胎,由于在载重负荷下长时间高速行驶,因形变而生热,从而加速轮胎疲劳和老化。

 

但另一方面,有的橡胶制品,是用在减震和消声方面,需要低回弹,阻尼效果好,恰恰需要橡胶的"黏"这一点滞后现象,这就是橡胶特殊的"两面性"。众所周知,一切物体运动,必定会产生振动和噪音,对生态环境,桥梁建筑,动态机械设备,车船,航空器和人体产生严重伤害。在现代社会各领域中,已把振动和噪音定为公害。而在特殊领域的装备,对于减震缓冲更是具有维护自身安全的重要价值。

 

谈到减震,就会涉及到阻尼[Damping]。阻尼的物理意义即是力的衰减或者是物体在运动中的能量消耗数,当物体受到外力作用而振动时,会产生一种使外力衰減的反力,称为阻尼力[或减振力"。

 

橡胶是一种理想阻尼材料,尤其是丁基合成橡胶,被加工成減振阻尼制品,广泛应用于各领域,这是因为橡胶是大分子材料,分子体积庞大,具有很好的阻尼性能,通常以阻尼系数大小去表征,阻尼系数越大,減振阻尼效果越好。在所有天然和合成橡胶中,以丁基橡胶阻尼系数最大,达到了0.25至0.5,丁腈橡胶次之,为0.25至0.4,氯丁橡胶为0.15至3,而以弹性好的天然橡胶,其阻尼系数珓小,为0,015至0,15,

 

以橡胶为主材,辅以各种配合助剂,加工制造成的各种減震阻尼配件,在一般温度和较低压力下,尚可以发挥其阻尼性能,如果在超高溫,如摄氏度在500或1000度以上,超低溫在零下100度以下,,不论什么橡胶,都会裂解成玻璃态而失去一切性能[包括阻尼性能能]。尤其是太空领域的阻尼配件及超高瑥领域设备阻尼配件,用高分子有机化合物橡胶是滿足不了需要。

 

能不能研发出一种既有类似橡胶的具有黏弹性的阻尼材料又具有耐超高温度和超低温度的材料呢?经过科研人员的大胆创新和潛心研发,终于制造出类似高分子橡胶材料的空间网状链接结构的非线型阻尼材料,叫"金属橡胶"。能够取代高分子橡胶在非常苛刻工况条件不能胜任的减振阻尼,缓冲,密封作用。

 

这种金属橡胶是一种功能结构材料,它是由合金钢[如30406cr19Ni10]奥氏体不锈钢经特殊加工工艺制成的非常细的[直径为0.05至0.1mm的合金钢金属絲,在特殊专用的高精度缠绕设备上,将其绕成"螺旋卷",再对螺旋卷进行等螺距均匀拉伸处理。经过螺距拉伸后的螺旋卷,就可以加工成半成品毛坯,再根据不同用户使用要求的规垎,放入相应的冲压模具内,进行冷冲压,加工成不同形状,如梯形,扇形,圆环形,条形,块形等金属橡胶阻尼产品。而后,可根据实际情况,还可对已冲压好的金属橡胶阻尼产品分别进行后工程处理,如清洗或热处理。

 

金属橡胶产品,除了在特殊工况环境下对阻尼减振作出突出贡献外,还利用其材质结构优点,对一些高精尖装备承受载热的部位作热防护壳。此外,金属橡胶还可以加工成不同规格的密封件产品。还可以利用金属橡胶的多孔性加工成火箭发动机系统减压阀,过滤器,调压阀,而这些配件一般橡胶材质是无法完成的

 

由于金属橡胶既具备有机高分子橡胶的弹性和高阻尼性,同时又具备耐高,低温,及抗老化,并耐辐射,它的应用空间越来越广泛,尤其是在太空空间站方面更为需要。作为从事有机高分子橡胶领域的人们,应打开视野,通过对非线型金属橡胶技术的学习和加深了解,从中可以得到启发和借鉴,在减振阻尼技术方面,两种不同范畴的橡胶,可以在应用领域互补或并用。

 

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