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Vibrationen sind in Geräten wie Telefonen, Autos und medizinischen Geräten normal. Leider kann es zu Verschleiß, Lärm und Beschädigungen kommen, wenn diese Vibrationen in Ruhe gelassen werden. Mit vibrationsdämpfenden Materialien können Sie die Leistung Ihrer Geräte verbessern und ihre Lebensdauer verlängern. Obwohl mehrere vibrationsdämpfende Materialien Metall, Kork und Gummi umfassen, bleibt Silikon das Nonplusultra.
In diesem Artikel wird erläutert, warum Silikonkautschuk das beste Material für die Vibrationskontrolle ist, seine Anwendungen und wie Sie das beste Material für Ihre Anwendung auswählen.
Was ist Silikonkautschuk?
Silikon-Gummi ist ein synthetischer Gummi, dessen Bestandteile Silizium, Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff sind. Abhängig vom Endprodukt hat dieses Elastomer eine chemische Zusammensetzung, die das Silikonpolymer, ein Vernetzungsmittel und Additive umfasst. Normalerweise wird das Vernetzungsmittel bei der Herstellung verwendet Silikonkautschuk ist Platin oder Peroxid. Dieses Mittel wird dem Silikonpolymer zugesetzt und löst eine chemische Reaktion aus, die das Material elastisch macht.
Darüber hinaus verstärken die im Silikonkautschuk verwendeten Additive seine Eigenschaften. Beispielsweise verbessern Pigmente die Farbe des Endprodukts, während Ruß die Zugfestigkeit von Silikonkautschuk verbessert.
Unabhängig von seinen Additiven hat dieses Elastomer hervorragende elektrische Eigenschaften, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine gute chemische Stabilität. Darüber hinaus lässt sich Silikonkautschuk aufgrund seiner Haltbarkeit und Flexibilität leicht für verschiedene Anwendungen formen.
Wie wird Silikonkautschuk hergestellt?
Der Herstellungsprozess für Silikonkautschuk ist relativ einfach. Der erste Schritt im Herstellungsprozess besteht darin, die Bestandteile von Silikonkautschuk – Silikonpolymer, Vernetzungsmittel und das passende Additiv für die Anwendung – zu mischen und zu erhitzen.
Nach dem Erhitzen der Bestandteile zu einer homogenen Mischung kann das Elastomer extrudiert oder geformt werden. Der Extrusionsprozess zwingt die Silikonmischung in eine Düse, um ein kontinuierliches Produkt zu bilden. Beim Formen wird jedoch die Silikonmischung in eine Form gespritzt und aushärten gelassen.
Während des Aushärtungsprozesses wird ein Peroxid bzw Platinkatalysator wird hinzugefügt, um die Vernetzungsreaktion zu starten. Nachdem der Silikonkautschuk ausgehärtet ist, wird er zugeschnitten und gereinigt, um das Endprodukt herzustellen.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Eigenschaften des Endprodukts die Leistung von Silikonkautschuk als Dämpfungsmaterial beeinflussen. So wirkt sich beispielsweise die Härte des Materials auf seine vibrationsdämpfende Wirkung aus. Weichere Silikonkautschukmaterialien absorbieren Stöße besser als härtere Silikonkautschuke.
Darüber hinaus wirkt sich auch die Dicke des Endprodukts auf die Schwingungsdämpfung aus. Je dicker das Elastomer, desto höher seine schwingungsdämpfende Wirkung.
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Wie dämpft Silikonkautschuk Vibrationen?
Mechanische Systeme erzeugen häufig Vibrationen durch Reibung oder mechanische Stöße. Wenn diese Vibrationen unberücksichtigt bleiben, kann dies zu Schäden am System, einer geringeren Effizienz und Geräuschentwicklung führen. Daher ist es äußerst wichtig, Vibrationen zu dämpfen. Schwingungsdämpfung ist ein Prozess, der Schwingungen in einem System beseitigt oder reduziert. Materialien wie Silikon können verwendet werden, um Vibrationen in einem System zu dämpfen.
Aufgrund seiner elastischen und viskosen Eigenschaften Silikonkautschuk ist ein ausgezeichneter Schwingungsdämpfer. Es nimmt die Schwingungen auf und gibt sie als Wärme an die Umgebung ab. Da Silikon Vibrationen absorbiert, verformt es sich. Die inneren Reibungskräfte innerhalb des Elastomers führen dann über viele Zyklen zum Abbau der Energie. Dadurch reduziert das Elastomer die Frequenz und Amplitude von Schwingungen in einem mechanischen System.
Silikonkautschuk weist mehrere vibrationsdämpfende Eigenschaften auf, darunter;
- Hysterese: Dies ist der Fall, wenn die Reaktion eines mechanischen Systems von seiner Eingabe abhängt. Die Eingabe kann zu einer Verzögerung führen, wenn sie geändert wird. Hysterese ist ein häufiges Phänomen in physikalischen Systemen mit interner Dämpfung. Silikonkautschuk zeigt dieses Phänomen auch bei zyklischer Belastung und Entlastung. Dennoch bestimmt die Zusammensetzung des Elastomers sein Hystereseverhalten. Beispielsweise verformt sich weicher Silikonkautschuk leicht und braucht länger, um sich zu erholen. Folglich weist es im Vergleich zu hartem Silikonkautschuk eine deutlichere Hysterese auf.
- Viskoelastizität: Dies ist der Fall, wenn ein Material bei Verformung viskose und elastische Eigenschaften aufweist. Silikonkautschuk besitzt viskoelastische Eigenschaften. Unter Belastung verformt sich das Elastomer und wirkt elastisch. Das Elastomer kann zu seiner Form zurückkehren, sobald die Spannung entfernt wird. Wenn die Belastung jedoch aufrechterhalten wird, wird sich der Silikonkautschuk weiter verformen und ein bösartiges Verhalten zeigen.
- Dämpfungskoeffizient: misst die Energiemenge, die nach jedem Verformungszyklus dissipiert wird. Materialien mit hohen Dämpfungskoeffizienten verringern die Schwingungsamplitude in einem System. Der Dämpfungskoeffizient von Silikonkautschuk ist jedoch relativ gering. Trotzdem ist dieses Elastomer immer noch wirksam bei der Reduzierung von Vibrationen, insbesondere wenn es dick ist. Je dicker der Silikonkautschuk ist, desto höher ist sein Dämpfungskoeffizient.
- Scherverformung: verändert die Form eines Materials, ohne sein Volumen zu verändern. Dieses Phänomen tritt auf, wenn in entgegengesetzte Richtungen wirkende Kräfte auf zwei Teile eines Materials einwirken. Auch Silikonkautschuk unterliegt einer Scherverformung. Durch die Verstärkung von Silikonkautschuk mit Füllstoffen während der Herstellung kann die Widerstandsfähigkeit gegen Scherverformung erhöht werden.
- Reibungsdämpfung: tritt auf, wenn zwei Oberflächen in Relativbewegung sind. Diese Oberflächen leiten Wärme aufgrund der Reibung zwischen ihnen ab. Silikonkautschuk weist abhängig von seiner Oberfläche eine Reibungsdämpfung auf. Bei einer glatten Oberfläche des Elastomers ist die Reibungsdämpfung geringer als bei einer rauen Oberfläche. Zudem weist eine beschichtete Silikonoberfläche eine geringere Dämpfung auf.
Anwendungen von Silikonkautschuk als vibrationsdämpfendes Material
Aufgrund seiner vibrationsdämpfenden Wirkung wird Silikonkautschuk in mehreren Branchen eingesetzt, darunter;
- Luft- und Raumfahrt: Fahrwerk, Propeller und Rotoren verwenden Schwingungsdämpfer wie Silikonkautschuk, um Geräusche zu reduzieren und die Leistung zu verbessern.
- Automobil: Aufhängungssysteme, Abgassysteme, Motorlager und Lenksysteme verwenden Schwingungsdämpfer wie Silikonkautschuk
- Elektronik: Silikonkautschuk dämpft Vibrationen in elektronischen Geräten wie Druckern, Kopierern, Smartphones und Festplatten in Laptops.
- Medizinische Geräte: Silikonkautschuk dämpft Vibrationen in medizinischen Geräten wie Prothesen, MRT- und Ultraschallgeräten.
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Warum Silikonkautschuk gegenüber anderen Schwingungsdämpfern wählen?
Silikonkautschuk ist nicht das einzige vibrationsdämpfende Material auf dem Markt. Andere Schwingungsdämpfer umfassen Gummi, Metall, Kork und viskoelastische Polymere wie Polyvinylchlorid (PVC) und Polyurethan.
Silikon bietet jedoch außergewöhnliche Eigenschaften, die es zur ersten Wahl machen. Zu diesen Eigenschaften gehören der breite Temperaturbereich, die Flexibilität, die elektrische Isolierung und die chemische Beständigkeit.
Was sollten Sie bei der Auswahl von Silikonkautschuk als vibrationsdämpfendes Material beachten?
Bevor man sich für Silikonkautschuk als vibrationsdämpfendes Material entscheidet, ist unbedingt zu beachten, dass mehrere Faktoren die Dämpfungswirkung des Materials beeinflussen. Zu diesen Faktoren gehören Temperatur, Frequenz, Amplitude und Härte.
Die Temperatur beeinflusst die Dämpfungseigenschaften von Silikon. Mit steigender Temperatur wird Silikon weniger steif, was seine Dämpfungsfähigkeit erhöht. Darüber hinaus ist die Vibrationsfrequenz ein weiterer kritischer Faktor. Je niedriger die Schwingungsfrequenz ist, desto höher sind die Dämpfungseigenschaften des Silikonelastomers.
Die Schwingungsamplitude beeinflusst auch die Wirksamkeit von Silikon als schwingungsdämpfendes Material. Bei niedrigen Amplituden hat Silikon eine geringe Dämpfungswirkung. Wenn die Amplitude jedoch zu hoch ist, kann das Elastomer seine Verformungsgrenzen erreichen und bei der Schwingungsdämpfung weniger effektiv werden.
Die vibrationsdämpfende Wirkung von Silikonkautschuk hängt auch von seiner Härte ab. Weichere Silikonmaterialien verformen sich leicht und absorbieren mehr Vibrationen als harte Silikonmaterialien.
Richtlinien, die vor der Auswahl von Silikon als vibrationsdämpfendes Material zu berücksichtigen sind
Abhängig von den im Herstellungsprozess verwendeten Zusatzstoffen, Es gibt verschiedene Arten von Silikonkautschuk mit ihren charakteristischen Eigenschaften. Daher sind die Betriebsbedingungen Ihrer Anwendung entscheidend für die Wahl von Silikon als Schwingungsdämpfer.
Bei der Auswahl eines Silikonmaterials zur Schwingungsdämpfung ist es wichtig, die Temperatur, Amplitude und den Anwendungsbereich zu berücksichtigen. Das geeignete Silikonmaterial sollte den zu erwartenden Bedingungen standhalten und Vibrationen wirksam dämpfen. Umweltfaktoren wie das Wetter können ebenfalls wichtige Faktoren sein, da einige Siliziummaterialien widerstandsfähiger gegen Witterungseinflüsse sind.
Auch die Kosten sind ein entscheidender Faktor. Daher ist es wichtig, sicherzustellen, dass das Silikonmaterial Vibrationen dämpft und zu Ihrem Budget passt. Um Ihre Vibrationsdämpfungsziele zu erreichen, ist die Auswahl des richtigen Silikonmaterials, das Ihren Anforderungen und Ihrem Budget entspricht, wichtig.
So testen und bewerten Sie Silikonkautschuk auf Vibrationsdämpfung？
Das Testen und Validieren der Zuverlässigkeit und Wirksamkeit von Silikonkautschuk als Dämpfungsmaterial ist unerlässlich, da es dazu beiträgt, unerwartete Ausfälle zu verhindern und die Gesamtleistung zu steigern. Es reduziert auch die Wartungskosten und stellt sicher, dass das Material den Spezifikationen Ihrer Anwendung entspricht.
Zu den Standardtestmethoden zur Bewertung der Leistung von Silikonkautschuk als Dämpfungsmaterial gehören:
Dynamisch-mechanische Analyse (DMA): DMA testet die viskoelastischen Eigenschaften eines Materials, einschließlich des Dämpfungskoeffizienten. Während des Tests wird das Material einer kleinen oszillierenden Kraft über mehrere Temperatur- und Frequenzbereiche ausgesetzt. Die resultierende Verformung wird dann gemessen und zur Berechnung des Dämpfungskoeffizienten verwendet.
Schermodulmessung: Dieser Test misst die Dämpfungswirkung von Silikonkautschuk, wenn er einer Scherung ausgesetzt wird. Während des Tests wird eine Elastomerprobe zwischen zwei parallele Platten gelegt. Während eine Platte fixiert ist, bewegt sich die andere hin und her. Nach der Messung der Kraft, die erforderlich ist, um die Schwingungsbewegung aufrechtzuerhalten, wird daraus der Schermodul des Materials berechnet.
Schlagprüfung: Dieser Test misst die Dämpfungseigenschaften eines Materials, wenn es einer Stoßbelastung ausgesetzt wird. Bei einem Schlagtest wird mit einem Hammer auf das Material geschlagen oder ein Gewicht fallen gelassen und anschließend die Verformung gemessen.
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Schlussfolgerung
Silikonkautschuk ist ein ausgezeichneter Vibrationsdämpfer und trägt zur Verbesserung der Langlebigkeit der Ausrüstung bei.
Bei der Herstellung von Silikonkautschuk werden jedoch mehrere Zusatzstoffe verwendet, die sich wiederum auf die mechanischen Eigenschaften des Elastomers auswirken. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Betriebsbedingungen Ihrer Anwendung zu berücksichtigen, bevor Sie ein ideales Material zur Stoßdämpfung auswählen.
Passen Sie Ihre Silikonkautschukprodukte individuell an
Angenommen, Sie möchten Silikonkautschuk als Vibrationsdämpfer für Ihre Ausrüstung verwenden. In diesem Fall ist es wichtig, einen seriösen Lieferanten für die besten Produkte zu kontaktieren.
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