بیشتر دادههای مکانیکی در مورد سیلیکون در انبوهی از ابهامات دایرهالمعارفی دفن میشوند - صفتهای کلی مانند “انعطافپذیر” و “بادوام”، بدون هیچ عدد و روشی برای آزمایش. اگر در حال مشخص کردن یک واشر، صفحه کلید، آببند یا قطعه قالبگیری شده هستید، این فاصله باعث اتلاف وقت شما میشود و خطر قفل شدن در سختیسنج یا مشخصات پارگی اشتباه قبل از ابزارکاری را به همراه دارد.
لاستیک سیلیکونی (وی ام کیو) در مقایسه با نیتریل یا لاستیک طبیعی، استحکام کششی خام کمتری دارد - معمولاً ۴ تا ۱۱ مگاپاسکال - اما ازدیاد طول ۲۰۰ تا ۸۰۰ مگاپاسکال را حفظ میکند و این رفتار مکانیکی را در دمای ۶۰- درجه سانتیگراد تا ۲۳۰+ درجه سانتیگراد حفظ میکند. دلیل مشخص شدن این ویژگی، همین بده بستان است، نه استحکام اوج.
بخشهای زیر اعداد کاربردی، روش ASTM پشت هر کدام و محل پایان اعتبار این اعداد را ارائه میدهند.
خواص مکانیکی سیلیکون در یک نگاه
اینها محدودههای لاستیک سیلیکونی با کاربرد عمومی هستند که در محدوده وسیعتر سیلیکون قرار میگیرند. پوشش داراییهای فیزیکی — ببینید راهنمای کامل املاک برای تصویر کامل. مقادیر واقعی به پلیمر پایه، میزان پرکننده، سیستم پخت و پس از پخت بستگی دارد. آنها را به عنوان مقادیر اولیه در نظر بگیرید، نه جایگزین برگه اطلاعات فنی.
| ویژگی | محدوده معمول (سیلیکون همه منظوره) | استاندارد آزمون |
|---|---|---|
| استحکام کششی | ۴ تا ۱۱ مگاپاسکال (درجات با استحکام بالا تا حدود ۱۳ مگاپاسکال) | ASTM D412 |
| ازدیاد طول در نقطه شکست | ۲۰۰–۸۰۰۱TP3T | ASTM D412 |
| مدول 100% (M100) | ۰.۵–۳ مگاپاسکال | ASTM D412 |
| استحکام پارگی | ۱۰–۵۵ کیلونیوتن بر متر | ASTM D624 |
| مجموعه فشرده سازی | ۱۰–۴۰۱TP3T (پس از پخت کامل، پایینتر) | ASTM D395 |
| سختی | ساحل A 10–80 | ASTM D2240 |
استحکام کششی
استحکام کششی، تنشی است که یک قطعه سیلیکونی قبل از شکستن در کشش تحمل میکند و بر روی یک نمونه دمبل به ازای هر ... اندازهگیری میشود. ASTM D412. سیلیکونهای همه منظوره در ... قرار دارند. ۴–۱۱ مگاپاسکال. گریدهای با استحکام بالا و مقاومت پارگی بالا تقریباً به ۱۳ مگاپاسکال میرسند.
این مقدار کمتر از لاستیک طبیعی یا نیتریل است و در عمل به ندرت عامل محدود کننده محسوب میشود. سیلیکون برای آببندی، عایقبندی و قطعات نرم لمسی مشخص شده است، جایی که ازدیاد طول، مانا فشاری و پایداری دما بیش از حداکثر استحکام کششی اهمیت دارند. نوع پرکننده و بارگذاری بیشترین تعداد را جابجا کنید: تقویت کننده سیلیس دودی استحکام کششی را افزایش میدهد، در حالی که پرکنندههای کششی سنگین آن را کاهش میدهند تا هزینه را کاهش دهند.
اگر قطعهای واقعاً تحمل بار کششی دارد، سیلیکون معمولاً مادهی مناسبی نیست - این یک مرز طراحی است، نه درجهای که بتوانید از آن خارج شوید.
افزایش طول در نقطه شکست (الاستیسیته و انعطافپذیری)
ازدیاد طول در نقطه شکست، میزان کش آمدن سیلیکون قبل از شکست است که به صورت درصدی از طول اولیه بیان میشود و روی همان نمونه ASTM D412 به عنوان مقاومت کششی کشیده میشود. نمونههای معمول سیلیکون ۲۰۰–۸۰۰۱TP3T, ، و گریدهای نرمتر با سختی کمتر در انتهای بالایی قرار دارند.
این خاصیت، دلیل “خاصیت کشسانی و انعطافپذیری” سیلیکون است. این خاصیت به یک پستانک با سختی 30 Shore A، یک درب کشسان یا یک دمنده اجازه میدهد تا بارها و بارها تغییر شکل دهد و به شکل اولیه خود بازگردد. کشیدگی و سختی به صورت معکوس حرکت میکنند: هرچه درجه سختیسنج برای یک قطعه سفتتر بالا میرود، کشیدگی کاهش مییابد.
مدول 100% (M100 / M300)
مدول، تنش مورد نیاز برای کشش نمونه تا یک افزایش طول مشخص است - M100 در کشش 100%، M300 در 300% - که آن را نیز از آزمایش D412 میخوانیم. سیلیکون M100 معمولاً در ... کاهش مییابد. ۰.۵–۳ مگاپاسکال.
برای قطعاتی که تحت خمش کم کرنش مکرر قرار میگیرند، مانند صفحه کلیدها و غشاها، مدول بیش از استحکام کششی اهمیت دارد. این نیرو، نیروی لازم برای انحراف را توصیف میکند، که همان چیزی است که یک طراح در واقع احساس و مشخص میکند. دو نوع میتوانند عدد کششی یکسانی داشته باشند و در شرایط کاری بسیار متفاوت رفتار کنند، زیرا منحنیهای مدول آنها متفاوت است.
مقاومت پارگی
مقاومت در برابر پارگی، مقاومت در برابر بریدگی یا شکاف در حال انتشار است که بر حسب ... اندازهگیری میشود. ASTM D624 (معمولاً قالب B یا قالب C) و بر حسب کیلونیوتن بر متر گزارش میشود. سیلیکون از ... تا ... متغیر است. ۱۰–۵۵ کیلونیوتن بر مترگریدهای سیلیکونی با کاربرد عمومی در پایینترین سطح قرار میگیرند، در حالی که فرمولاسیونهای سیلیکونی با مقاومت بالا در برابر پارگی در بالاترین سطح قرار میگیرند.
مقاومت در برابر پارگی، نه مقاومت کششی، مشخصه ای است که تعیین می کند آیا قطعات دیواره نازک و قطعاتی با گوشه های داخلی تیز، پس از جداسازی از قالب و استفاده در محل، دوام می آورند یا خیر. محصولات کودک، غشاهای نازک و قطعاتی با شعاع های تنگ باید با درجه پارگی بالا مقایسه شوند. یک شکاف که در یک قطعه ضخیم ظاهری است، در یک قطعه نازک به نقطه شروع پارگی تبدیل می شود.
مجموعه فشرده سازی
مجموعه فشردهسازی، میزان تغییر شکل دائمی باقی مانده پس از فشرده نگه داشتن و سپس رها کردن یک قطعه سیلیکونی را اندازهگیری میکند - آزمایش شده بر اساس ... ASTM D395 (روش ب، انحراف ثابت). درصد کمتر بهتر است. سیلیکون اجرا میشود. ۱۰–۴۰۱TP3T, و یک مرحله پخت کامل پس از آن، آن را به سمت پایینترین حد سوق میدهد.
این خاصیتی است که سیلیکون را تعریف میکند. واشر یا آببند. مانایی کم در فشردهسازی، دلیل اصلی عملکرد بهتر سیلیکون نسبت به اکثر الاستومرها در آببندی استاتیک در نوسانات دمایی گسترده است: سیلیکون به جای اینکه مانایی کم و نشتی داشته باشد، فشرده میماند و به آببندی ادامه میدهد.
سیستم پخت و عملیات پس از پخت، این عدد را تعیین میکنند. سیلیکون پخت شده با پلاتینیوم و عملیات پس از پخت مناسب، مانایی فشاری پایینی را ارائه میدهد؛ مواد پخت ناقص یا پخت شده با پراکسید بدون عملیات پس از پخت کافی، این ویژگی را ندارند. اگر هدف، آببندی طولانی مدت باشد، مانایی فشاری پس از عملیات پس از پخت، مقداری است که باید در برگه اطلاعات فنی قید شود - نه عدد مربوط به قالبگیری.
چگونه سختی به اعداد مکانیکی مرتبط میشود
سختی (دورومتر) بر حسب ... اندازهگیری میشود. ASTM D2240 در مقیاس Shore A، با سیلیکونی که معمولاً از ... موجود است ساحل A 10 تا 80. سختی یک مقدار استحکام نیست، اما سریعترین پیشبینیکنندهی سایر موارد است: گونههای نرمتر بیشتر کشیده میشوند (ازدیاد طول بیشتر) و انعطافپذیرتر به نظر میرسند (مدول پایینتر)؛ گونههای سختتر در برابر تغییر شکل مقاومت میکنند اما ازدیاد طول خود را از دست میدهند.
در بیشتر گفتگوهای مربوط به منبعیابی، سختیسنج اولین اهرم است. اعداد کششی، پارگی و مدول با آن تغییر میکنند.
مربوط: سختی سیلیکون شور A: تأثیر بر حس، آببندی و دوام - راهنمای کامل انتخاب سیلیکون نرم در مقابل سخت و سختی بر اساس کاربرد.
سیلیکون در مقابل سایر الاستومرها
اعداد مکانیکی فقط در مقایسه معنی میدهند. برخلاف لاستیکهای رایج، سیلیکون استحکام خام را فدای محدوده دمایی، مانایی فشاری و مقاومت در برابر فرسودگی میکند.
| ویژگی | سیلیکون (VMQ) | لاستیک طبیعی (NR) | ای پی دی ام | نیتریل (NBR) |
|---|---|---|---|---|
| استحکام کششی | ۴–۱۱ مگاپاسکال | ۲۰ تا ۳۰ مگاپاسکال | ۷–۲۱ مگاپاسکال | ۱۰–۲۵ مگاپاسکال |
| ازدیاد طول در نقطه شکست | ۲۰۰–۸۰۰۱TP3T | ۴۰۰–۷۰۰۱TP3T | ۲۰۰–۶۰۰۱TP3T | ۳۰۰–۶۰۰۱TP3T |
| استحکام پارگی | کم-متوسط | بالا | در حد متوسط | در حد متوسط |
| مجموعه فشرده سازی | عالی (کم) | فقیر | خوب | در حد متوسط |
| دمای سرویس | −60 تا +230 درجه سانتیگراد | ۵۰- تا ۸۰+ درجه سانتیگراد | ۵۰- تا ۱۵۰+ درجه سانتیگراد | 30- تا 120+ درجه سانتیگراد |
| اشعه ماوراء بنفش / ازن / پیری | عالی | فقیر | عالی | فقیر |
نکتهی کلیدی این است: اگر قطعه به حداکثر مقاومت کششی یا پارگی در دمای اتاق نیاز داشته باشد، NR یا NBR در موارد خط مکانیکی برنده میشوند. اگر نیاز به آببندی قابل اعتماد باشد،, در برابر گرما مقاومت کنید و در برابر هوازدگی مقاوم است و شکل خود را در طول سالها حفظ میکند، استحکام پایینتر سیلیکون یک معامله قابل قبول است.
جایی که این اعداد دیگر اعمال نمیشوند
هر محدودهی بالا وابسته به گرید و فرآیند است. سیستم پرکننده، شیمی پخت و پس از پخت میتوانند مقاومت کششی، پارگی و مجموعهی فشاری را در کل باند جابجا کنند - دو قسمتی که هر دو با برچسب “سیلیکون” مشخص شدهاند میتوانند از نظر مقاومت پارگی 2 برابر متفاوت باشند. شکل منتشر شده همچنین نشان دهندهی نمونههای آزمایشگاهی است، نه ضخامت دیواره، هندسه یا تنشهای ناشی از باز شدن قالب.
قبل از اینکه این اعداد به مشخصات واقعی تبدیل شوند، سه ورودی مورد نیاز است: سختی هدف Shore A، عملکرد کنترلی (آببندی استاتیک، انعطافپذیری دینامیکی یا ساختاری) و محدوده دمای سرویس. با این موارد، درجه مکانیکی به سرعت محدود میشود. بدون آنها، هر عدد کششی یا پارگی تنها یک نقطه داده است، نه یک مشخصات.
سوالات متداول
استحکام کششی لاستیک سیلیکونی چقدر است؟
سیلیکونهای همهکاره طبق استاندارد ASTM D412 بین ۴ تا ۱۱ مگاپاسکال مقاومت دارند و انواع با استحکام بالا تا حدود ۱۳ مگاپاسکال مقاومت دارند. این مقاومت از نیتریل یا لاستیک طبیعی کمتر است.
سیلیکون قبل از پاره شدن چقدر میتواند کش بیاید؟
ازدیاد طول در نقطه پارگی معمولاً ۲۰۰-۸۰۰ است. گونههای نرمتر و با سختی کمتر، بیشترین کشش را دارند.
آیا سیلیکون خاصیت فشرده سازی خوبی دارد؟
بله. سیلیکون با تقریباً 10-40% (کمتر پس از پخت کامل)، شکل خود را تحت فشار پایدار بهتر از اکثر الاستومرها حفظ میکند، به همین دلیل است که برای آببندها و واشرها استفاده میشود.
کدام قویتر است، سیلیکون یا EPDM؟
کدام قویتر است، سیلیکون یا EPDM؟
چرا سیلیکون استحکام کششی پایینی دارد اما ازدیاد طول بالایی دارد؟
اسکلت انعطافپذیر سیلوکسان (Si-O) سیلیکون به راحتی کشیده میشود و ازدیاد طولی بین ۲۰۰ تا ۸۰۰ مگاپاسکال ایجاد میکند، اما همین نیروهای بین مولکولی کم، استحکام کششی را در ۴ تا ۱۱ مگاپاسکال محدود میکنند. پرکنندههای تقویتکننده مانند سیلیس دودی، استحکام کششی را بدون از دست دادن انعطافپذیری زیاد افزایش میدهند.
چه استاندارد ASTM برای مقاومت پارگی سیلیکون استفاده میشود؟
مقاومت پارگی بر اساس ASTM D624 (معمولاً قالب B یا قالب C) اندازهگیری و بر حسب کیلونیوتن بر متر گزارش میشود. سیلیکونهای همه منظوره در محدوده 10 تا 55 کیلونیوتن بر متر قرار دارند و گریدهای با مقاومت پارگی بالا در بالاترین حد قرار دارند.
مدول 100% (M100) سیلیکون چیست؟
M100 تنش مورد نیاز برای کشش یک نمونه تا میزان کشیدگی 100% است که معمولاً برای سیلیکون طبق ASTM D412، 0.5 تا 3 مگاپاسکال است. این پارامتر، نیرو برای انحراف را بهتر از استحکام کششی برای قطعاتی که تحت خمش کم کرنش مکرر قرار میگیرند، مانند صفحه کلیدها و غشاها، پیشبینی میکند.
