Las vibraciones son normales en dispositivos como teléfonos, automóviles y dispositivos médicos. Desafortunadamente, dejar estas vibraciones solas puede provocar desgaste, ruido y daños. Con materiales amortiguadores de vibraciones, puede mejorar el rendimiento de su equipo y prolongar su vida útil. Aunque varios materiales amortiguadores de vibraciones incluyen metal, corcho y caucho, la silicona sigue siendo lo último.
Este artículo analiza por qué el caucho de silicona es el mejor material para el control de vibraciones, sus aplicaciones y cómo elegir el mejor para su aplicación.
¿Qué es el caucho de silicona?
Goma de silicona Es un caucho sintético con silicio, hidrógeno, oxígeno y carbono como elementos constituyentes. Dependiendo del producto final, este elastómero tiene una composición química que incluye el polímero de silicona, un agente reticulante y aditivos. Generalmente, el agente reticulante utilizado durante la fabricación de el caucho de silicona es platino o peróxido. Este agente se agrega al polímero de silicona, iniciando una reacción química que hace que el material sea elastomérico.
Además, los aditivos utilizados en el caucho de silicona refuerzan sus propiedades. Por ejemplo, los pigmentos mejoran el color del producto final, mientras que el negro de carbón mejora la resistencia a la tracción del caucho de silicona.
Independientemente de sus aditivos, este elastómero tiene excelentes propiedades eléctricas, alta conductividad térmica y buena estabilidad química. Además, el caucho de silicona se moldea fácilmente para adaptarse a varias aplicaciones debido a su durabilidad y flexibilidad.
¿Cómo se fabrica el caucho de silicona?
El proceso de fabricación del caucho de silicona es relativamente sencillo. El primer paso en el proceso de fabricación es mezclar y calentar los componentes del caucho de silicona: polímero de silicona, agente reticulante y el aditivo adecuado para la aplicación.
Después de calentar los constituyentes en una mezcla homogénea, el elastómero se puede extruir o moldear. El proceso de extrusión fuerza la mezcla de silicona en un molde para formar un producto continuo. Sin embargo, con el moldeado, la mezcla de silicona se inyecta en un molde y se deja curar.
Durante el proceso de curado, un peróxido o catalizador de platino Se añade para iniciar la reacción de reticulación. Una vez curado el caucho de silicona, se recorta y se limpia para crear el producto final.
Es importante tener en cuenta que las propiedades del producto final afectan el rendimiento del caucho de silicona como material de amortiguación. Por ejemplo, la dureza del material afecta su efecto amortiguador de vibraciones. Los materiales de caucho de silicona más blandos absorben mejor los golpes que el caucho de silicona más duro.
Además, el espesor del producto final también afecta la amortiguación de vibraciones. Cuanto más grueso es el elastómero, mayor es su efecto amortiguador de vibraciones.
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¿Cómo amortigua las vibraciones el caucho de silicona?
Los sistemas mecánicos a menudo producen vibraciones debido a la fricción o choques mecánicos. Si no se toman estas vibraciones, se podrían dañar el sistema, reducir la eficiencia y provocar ruido. Por eso es muy importante amortiguar las vibraciones. La amortiguación de vibraciones es un proceso que elimina o reduce las vibraciones en un sistema. Se pueden utilizar materiales como la silicona para amortiguar las vibraciones en un sistema.
Por sus propiedades elásticas y viscosas, El caucho de silicona es un excelente amortiguador de vibraciones.. Absorbe las vibraciones y las disipa en forma de calor al entorno circundante. A medida que la silicona absorbe vibraciones, se deforma. Las fuerzas de fricción internas dentro del elastómero disipan la energía a lo largo de muchos ciclos. Como resultado, el elastómero reduce la frecuencia y la amplitud de las vibraciones en un sistema mecánico.
El caucho de silicona exhibe varias características de amortiguación de vibraciones, que incluyen;
- Histéresis: Esto es cuando la respuesta de un sistema mecánico depende de su entrada. La entrada puede resultar en un retraso cuando se cambia. La histéresis es un fenómeno común en los sistemas físicos con amortiguamiento interno. El caucho de silicona también presenta este fenómeno cuando se expone a cargas y descargas cíclicas. Sin embargo, la composición del elastómero determina su comportamiento de histéresis. Por ejemplo, el caucho de silicona blanda se deforma fácilmente y tarda más en recuperarse. En consecuencia, exhibe una histéresis más significativa en comparación con el caucho de silicona dura.
- Viscoelasticidad: Esto es cuando un material exhibe propiedades viscosas y elásticas cuando se deforma. El caucho de silicona posee propiedades viscoelásticas. Bajo estrés, el elastómero se deforma y actúa como un elástico. El elastómero puede volver a su forma una vez que se elimina la tensión. Sin embargo, si se mantiene la tensión, el caucho de silicona continuará deformándose y mostrando un comportamiento vicioso.
- Coeficiente de amortiguamiento: mide la cantidad de energía disipada después de cada ciclo de deformación. Los materiales con altos coeficientes de amortiguamiento reducen la amplitud de las vibraciones en un sistema. Sin embargo, el coeficiente de amortiguamiento del caucho de silicona es relativamente bajo. No obstante, este elastómero sigue siendo efectivo para reducir las vibraciones, especialmente si es grueso. Cuanto más gruesa es la goma de silicona, mayor es su coeficiente de amortiguación.
- Deformación por cizallamiento: cambia la forma de un material sin cambiar su volumen. Este fenómeno ocurre cuando se aplican fuerzas que actúan en direcciones opuestas a dos partes de un material. El caucho de silicona también sufre deformación por cizallamiento. Reforzar el caucho de silicona con rellenos durante la fabricación puede hacerlo más resistente a la deformación por corte.
- Amortiguación friccional: ocurre cuando dos superficies están en movimiento relativo. Estas superficies disipan calor debido a la fricción entre ellas. El caucho de silicona exhibe amortiguación por fricción dependiendo de su superficie. Si el elastómero tiene una superficie lisa, hay menos amortiguamiento por fricción que si su superficie es rugosa. Además, una superficie de silicona recubierta tiene una menor cantidad de amortiguación.
Aplicaciones del caucho de silicona como material amortiguador de vibraciones
Debido a su efecto de amortiguación de vibraciones, el caucho de silicona se utiliza en varias industrias, entre ellas;
- Aeroespacial: El tren de aterrizaje, las hélices y los rotores utilizan amortiguadores de vibraciones como el caucho de silicona para reducir el ruido y mejorar el rendimiento.
- Automotor: Los sistemas de suspensión, los sistemas de escape, los soportes del motor y los sistemas de dirección utilizan amortiguadores de vibraciones como el caucho de silicona.
- Electrónica: El caucho de silicona amortigua la vibración en dispositivos electrónicos como impresoras, fotocopiadoras, teléfonos inteligentes y unidades de disco duro en computadoras portátiles.
- Dispositivos médicos: El caucho de silicona amortigua la vibración en dispositivos médicos como prótesis, resonancias magnéticas y máquinas de ultrasonido.
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¿Por qué elegir caucho de silicona sobre otros amortiguadores de vibraciones?
El caucho de silicona no es el único material amortiguador de vibraciones en el mercado. Otros amortiguadores de vibraciones incluyen caucho, metal, corcho y polímeros viscoelásticos como cloruro de polivinilo (PVC) y poliuretano.
Sin embargo, la silicona ofrece propiedades excepcionales que la convierten en la mejor opción. Estas propiedades incluyen su amplio rango de temperatura, flexibilidad, aislamiento eléctrico y resistencia química.
¿Qué debe tener en cuenta al seleccionar caucho de silicona como material amortiguador de vibraciones?
Antes de elegir el caucho de silicona como material amortiguador de vibraciones, es esencial tener en cuenta que varios factores afectan el efecto amortiguador del material. Estos factores incluyen temperatura, frecuencia, amplitud y dureza.
La temperatura afecta las propiedades amortiguadoras de la silicona. Con el aumento de la temperatura, la silicona se vuelve menos rígida, lo que aumenta su capacidad de amortiguación. Además, la frecuencia de vibración es otro factor crítico. Cuanto menor sea la frecuencia de vibración, mayores serán las propiedades amortiguadoras del elastómero de silicona.
La amplitud de la vibración también afecta la eficacia de la silicona como material amortiguador de vibraciones. En amplitudes bajas, la silicona tiene un efecto amortiguador bajo. Sin embargo, si la amplitud es demasiado alta, el elastómero puede llegar a sus límites de deformación y volverse menos eficaz en la amortiguación de vibraciones.
Los efectos de amortiguación de vibraciones del caucho de silicona también dependen de su dureza. Los materiales de silicona más blandos se deforman fácilmente y absorben más vibraciones que los materiales de silicona dura.
Directrices a tener en cuenta antes de elegir la silicona como material amortiguador de vibraciones
Dependiendo de los aditivos utilizados en el proceso de fabricación, existen diferentes tipos de caucho de silicona con sus propiedades características. Por lo tanto, las condiciones de operación de su aplicación son críticas para su elección de silicona como amortiguador de vibraciones.
Al seleccionar un material de silicona para la amortiguación de vibraciones, es importante tener en cuenta la temperatura, la amplitud y el rango de su aplicación. El material de silicona adecuado debe poder soportar las condiciones esperadas y amortiguar eficazmente las vibraciones. Los factores ambientales, como el clima, también pueden ser consideraciones importantes, ya que algunos materiales de silicio son más resistentes a los elementos.
El costo también es un factor crítico, por lo que es esencial asegurarse de que el material de silicona amortigüe las vibraciones y se ajuste a su presupuesto. Seleccionar el material de silicona adecuado que satisfaga sus necesidades y su presupuesto es importante para lograr sus objetivos de amortiguación de vibraciones.
¿Cómo probar y evaluar el caucho de silicona para la amortiguación de vibraciones?
Probar y validar la confiabilidad y eficacia del caucho de silicona como material de amortiguación es esencial porque ayuda a prevenir fallas inesperadas y aumenta el rendimiento general. También reduce los costos de mantenimiento y asegura que el material cumpla con las especificaciones de su aplicación.
Algunos métodos de prueba estándar para evaluar el desempeño del caucho de silicona como material de amortiguación incluyen:
Análisis mecánico dinámico (DMA): DMA prueba las propiedades viscoelásticas de un material, incluido el coeficiente de amortiguamiento. Durante la prueba, el material se expone a una pequeña fuerza oscilante en varios rangos de temperatura y frecuencia. La deformación resultante se mide y se utiliza para calcular el coeficiente de amortiguamiento.
Medida del módulo de corte: esta prueba mide el efecto amortiguador del caucho de silicona cuando se expone al corte. Durante la prueba, se coloca una muestra de elastómero entre dos placas paralelas. Mientras una placa está fija, la otra se mueve hacia adelante y hacia atrás. Después de medir la fuerza necesaria para mantener el movimiento oscilatorio, se utiliza para calcular el módulo de corte del material.
Pruebas de impacto: Esta prueba mide las propiedades de amortiguación de un material cuando se somete a una carga de choque. Una prueba de impacto consiste en golpear el material con un martillo o dejar caer un peso y luego medir la deformación.
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Conclusión
El caucho de silicona es un excelente amortiguador de vibraciones que ayuda a mejorar la longevidad del equipo.
Sin embargo, el proceso de fabricación del caucho de silicona implica el uso de varios aditivos, lo que a su vez afecta las propiedades mecánicas del elastómero. Por esta razón, es esencial considerar las condiciones de operación de su aplicación antes de elegir un material ideal para la absorción de impactos.
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