¿Por qué el caucho se utiliza para la vibración y el aislamiento de choque?

La respuesta a esta pregunta requiere conocer algunos hechos básicos sobre gomas tanto naturales como sintéticas. Esto incluye definir lo que comúnmente llamamos caucho. La monografía de diseño DM1101a de Lord Corporation (disponible a petición) establece que "es un material sintético o natural cuyas cadenas largas, enrolladas y de alto peso molecular han sido cruzadas por ciertos ingredientes químicos para formar una red. Se caracteriza por la capacidad de aceptar y recuperarse de la deformación extrema del 200 por ciento o más. El término elastómero incluye caucho natural y muchos materiales sintéticos que poseen propiedades similares al caucho ". El siguiente diagrama muestra la estructura química del caucho natural, cis -polisopreno. El caucho natural se compone de cadenas largas que constan de al menos 10.000 unidades químicas similares.

Imagen: estructura química de caucho natural

Imagen: Estructura química de caucho natural

Charles Goodyear descubrió en 1839 que cuando el caucho se vulcaniza con azufre a 120-220 ° C, las moléculas de goma se unen mediante átomos de azufre, como se muestra en el siguiente diagrama. Esta reticulación crea la red molecular que proporciona la resistencia del caucho, la elasticidad y otras propiedades mecánicas importantes. Existen varios tipos de vulcanizados que varían según el tipo de reticulación que se produce. Los vulcanizados con enlaces cruzados carbono-carbono generalmente tienen una resistencia a la temperatura más alta, mientras que los vulcanizados con enlaces cruzados polisulfódicos más altos son más fuertes.

Imagen: vulcanización de poliisopreno

Imagen: vulcanización de poliisopre ne

Además, los cauchos utilizados para aplicaciones industriales y de ingeniería generalmente se combinan con rellenos que afectan las propiedades del vulcanizado. Los rellenos suelen consistir en negro de carbón, y la formulación utilizada afecta en gran medida a las propiedades del caucho, como la resistencia a la rasgadura y a la abrasión, el módulo, la histéresis y la fluencia. Además, se pueden agregar otros productos químicos que protegen la goma de la luz solar, el ozono y el oxígeno.

La capacidad de formular cauchos con propiedades específicas lo hace tan versátil y útil en un número casi ilimitado de aplicaciones. El caucho natural en particular es especialmente valioso como material de muelles debido a su longevidad, resistencia, bajo costo, resistencia a un amplio rango de temperaturas y capacidad para adherirse a los metales. El caucho natural se utiliza en muchos de nuestros Lord Mounts debido a estas características y su capacidad para reducir la transmisión tanto de la vibración como del ruido en entornos hostiles. Por ejemplo, puede resistir el calor y los productos químicos que se encuentran en los motores de los vehículos, y su resistencia a la hinchazón cuando se sumerge en líquidos significa que también puede resistir con éxito condiciones subacuáticas durante muchos años.

Sin embargo, incluso los cauchos con propiedades similares pueden no funcionar igual en ambientes idénticos. Como Lord declara en su literatura de diseño, un caucho natural de 50 durómetros fabricado por una compañía exhibirá características diferentes que su propio durómetro de caucho natural compuesto para funcionar correctamente con sus aisladores. De hecho, incluso los montajes estándar pueden no ser adecuados, y Lord compuestos de elastómeros especiales con diferentes velocidades y dimensiones de muelles cuando las soluciones de ingeniería personalizada son necesarias.

Pero cuando uno piensa en un manantial, la imagen de un metal en espiral generalmente viene a la mente. Con muelles de acero, existe una relación lineal entre la fuerza y la deflexión (pensemos en el movimiento hacia arriba y hacia abajo de una masa suspendida de un muelle de metal). Sin embargo, los muelles de goma se pueden diseñar para proporcionar diferentes rigideces en direcciones no lineales. Las fuerzas de cizalla, como la fricción, ocurren cuando dos lados opuestos del material experimentan fuerzas en direcciones opuestas, como se muestra en el siguiente diagrama. El módulo de corte describe cómo un material responde a este tipo de estrés y se define como la relación entre el esfuerzo cortante y el esfuerzo cortante expresado en gigapascales (GPa). Para poner esto en perspectiva, una goma llena al 2% de tensión puede tener un módulo de cizallamiento de 0,0003 GPa contra 79,9 GPa para el acero estructural. Lo que estos números nos dicen es que el caucho puede estirarse mucho más que el acero antes de que se deforme permanentemente.

Imagen: fuerzas de corte

Imagen: fuerzas de corte

Otras ventajas importantes del caucho sobre el acero incluyen su facilidad de manejo e instalación, la capacidad de almacenamiento de energía y la capacidad de convertir algo de energía en calor cuando se desvía. La última característica se conoce como histéresis, y es la razón por la cual el calor no se acumula en el caucho en la medida en que lo hace en los metales. El caucho natural sin cargas presenta muy poca histéresis y, como resultado, proporciona disipación de energía o amortiguación en un sistema sometido a fuerzas vibratorias. La conclusión es que, a diferencia del acero, el caucho tiene cierta capacidad de amortiguación inherente.

La discusión anterior debe aclarar por qué el caucho es tan valioso en el aislamiento de vibraciones. Sin embargo, solo proporciona algunos puntos clave sobre un tema muy complejo. Es importante tener en cuenta que elegir la montura incorrecta en realidad puede empeorar las vibraciones que si no hubiera montura. Recomendamos considerar estrategias de control de vibración al principio del proceso de diseño del producto y consultar con un experto en ingeniería al seleccionar materiales y monturas. También recomendamos trabajar con un fabricante líder como Lord Corporation, que cuenta con amplias instalaciones y recursos de ingeniería para realizar pruebas de productos, materiales y prototipos en condiciones reales. http://www.svks-rubberseal.com/oem/metal-buffer-type-at.html