image119

120 4. Badanie podstawowych właściwości mechanicznych

dowych modułu zespolonego od temperatury lub częstotliwości obciążania. Na rysunkach 4.54 i 4.55 pokazano wyniki otrzymane w Katedrze Mechaniki Doświadczalnej i Biomechaniki Politechniki Krakowskiej dla Poliamidu 6 (Tama-mid T-27, PA 6) i poliacetalu Tarnoform 300.

Rys. 4.54. Charakterystyki dynamicznego modułu sprężystości

E'-oraz współczynnika stratności tg <5----w funkcji temperatury T przy częstotliwości

10 Hz, zmierzone aparatem DMTA

1 - poliamid 6 (Tamamid T 27), 2 - poliacetal (Tarnoform 300)

Rys. 4.55. Charakterystyki dynamicznego modułu sprężystości

E'-oraz współczynnika stratności tg 8----w funkcji częstotliwości/, w temp. 23°C

1 - poliamid 6 (Tamamid T 27), 2 - poliacetal (Tarnoform 300)

Ze względów użytkowych istotne są właściwości tych tworzyw w zakresie od -40° do 100°C. Widać, że w tym zakresie temperatur właściwości dynamiczne PA 6 ulegają silniejszym zmianom. Zwłaszcza w przedziale 0-100°C PA 6 wykazuje większe zmniejszenie dynamicznego modułu E’ i lokalne maksimum współczynnika tg <5 przy temperaturze ok. 55°C, odpowiadającej temperaturze zeszklenia obszarów bezpostaciowych poliamidu.

Z punktu widzenia konstrukcyjnego PA 6 w tym zakresie temperatury charakteryzuje się dużą zdolnością rozpraszania energii mechanicznej, a przez to tłumienia drgań. Jego moduł sprężystości jest jednak wówczas niestabilny. Dlatego Tamamid nie powinien być stosowany do produkcji takich elementów, w których dopuszczalne są deformacje przy wzroście temp. 20-100°C.

W zakresie typowych temperatur użytkowania Tarnoform prezentuje znacznie bardziej stabilne właściwości dynamiczne. Moduł sprężystości obniża się mo-notonicznie i słabiej niż w przypadku PA 6, a współczynnik tarcia wewnętrznego zmienia się w nim niewiele. Tarnoform jest więc lepszym tworzywem na elementy, które powinny zachować sztywność. Jego zdolność rozpraszania energii jest jednak słabsza niż w PA 6 i dlatego elementy z Tarnoformu będą gorzej tłumiły drgania i nie zapewnią takiego efektu cichobieżności jak PA 6, co na przykład dotyczy kół zębatych.

Na rysunku 4.55 pokazano zależności modułu E' i współczynnika tg5 od częstotliwości obciążenia dla PA 6 i Tarnoformu, badanych w jednej temp. 23°C.

Dynamiczny moduł sprężystości obydwu tych tworzyw rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości. Współczynnik tarcia wewnętrznego Tarnoformu zmienia się niewiele w badanym zakresie, przy czym dla częstotliwości ok.10 Hz występuje słabe lokalne maksimum tg5. Wpływ częstotliwości na zdolność rozpraszania energii przez PA 6 jest silniejszy. W zakresie 0,1-100 Hz współczynnik tg<5 poliamidu zmniejsza się prawie dwukrotnie i zbliża do wykazywanego przez Tarnoform.

Reasumując, na elementy obciążane przy niskich częstotliwościach lepszym tworzywem może być PA 6, ponieważ przy niewielkiej różnicy dynamicznego modułu sprężystości wykazuje on większą zdolność tłumienia drgań, natomiast przy wysokich częstotliwościach właściwości Tarnoformu mogą być korzystniejsze zwłaszcza wówczas, gdy temperatura elementu będzie wyższa.

Powyższe dwa rysunki ilustrują ogólne prawidłowości charakterystyk modułu zespolonego w funkcji temperatury i częstotliwości. Dynamiczny moduł sprężystości przyjmuje mniejsze wartości przy niskich częstotliwościach i największe przy częstotliwościach wysokich. Wpływ temperatury na moduł dynamiczny jest odwrotny.

Dynamiczny moduł stratności i analogicznie zachowujący się współczynnik tarcia wewnętrznego osiągają lokalnie maksymalne wartości w pobliżu pewnych charakterystycznych częstotliwości obciążeń oraz w pobliżu temperatur przemian fazowych. Poza tymi obszarami częstotliwości wskaźniki rozpraszania energii przez tworzywo są większe w zakresie częstotliwości niskich niż wysokich.