Pemilihan kekerasan pantai dan reka bentuk bahagian elastik bahan fleksibel TPU: penyelesaian aplikasi daripada cincin pengedap hingga pad penyerap hentakan

Pengenalan: Sistem kekerasan pantai bagi bahan fleksibel

TPU (poliuretana termoplastik) ialah bahan fleksibel yang paling banyak digunakan dalam percetakan 3D FDM. Ciri-ciri terasnya ialah julat kekerasan boleh laras dan keanjalan yang sangat baik. Shore Hardness ialah piawaian untuk mengukur kekerasan bahan fleksibel dan dibahagikan kepada dua skala: Shore A (untuk getah lembut) dan Shore D (untuk getah keras). Julat kekerasan bahan TPU untuk percetakan FDM biasanya 60A-95A (Shore A), meliputi julat luas daripada "getah lembut" kepada "tapak keras". Untuk setiap peningkatan 5A dalam kekerasan Shore, kekakuan bahan meningkat kira-kira 15-20%, dan modulus elastik meningkat sebanyak 20-30%. Memilih kekerasan yang sesuai ialah langkah pertama dalam mereka bentuk bahagian elastik, yang secara langsung menentukan sifat utama seperti pengedap, kusyen, dan rintangan haus bahagian.

Perbandingan prestasi TPU dengan kekerasan yang berbeza

Shore 60A-70A (TPU lembut): Terasa lembut, serupa dengan pemadam atau silikon lembut. Pemanjangan semasa putus ialah 500-700%, modulus elastik ialah 2-5 MPa, dan ubah bentuk kekal mampatan adalah besar (20-30%). Sesuai untuk menghasilkan pengedap lembut, pad penyerap hentakan, engsel lembut dan lengan pelindung yang fleksibel. Kelemahannya ialah rintangan haus yang lemah dan rintangan koyakan yang rendah. Shore 80A-85A (TPU kekerasan sederhana): Rasa sederhana, serupa dengan tayar kereta atau tapak kasut sukan. Pemanjangan semasa putus ialah 400-600%, modulus elastik ialah 10-20 MPa, dan ubah bentuk kekal mampatan ialah 15-20%. Ini adalah julat kekerasan yang paling banyak digunakan dan sesuai untuk pembuatan cincin pengedap, penyerap hentakan, bahagian tahan haus dan gesper elastik. Keseluruhan keseimbangan prestasi. Shore 90A-95A (TPU separa tegar): Terasa keras, serupa dengan tapak keras atau plastik kejuruteraan. Pemanjangan semasa putus ialah 200-400%, modulus elastik ialah 30-60 MPa, dan ubah bentuk kekal mampatan ialah 10-15%. Sesuai untuk membuat pengedap tegar, engsel kejuruteraan, gear tahan haus dan kurungan separa tegar. Ia hampir dengan prestasi plastik kejuruteraan dan masih mengekalkan keanjalan. Kekerasan TPU di atas Shore 95A adalah hampir dengan plastik keras, dan kelebihan keanjalannya menjadi lemah. Bahan tegar seperti nilon atau ABS biasanya digunakan sebaliknya.

Reka bentuk gelang pengedap dan pemilihan kekerasan

Gelang pengedap ialah salah satu aplikasi pencetakan TPU yang paling tipikal. Prinsip pemilihan kekerasan: Pengedap statik (seperti cincin-O dan gasket) boleh memilih kekerasan yang lebih lembut (70A-80A), yang boleh mencapai pengedap di bawah sedikit pemampatan; pengedap dinamik (seperti pengedap omboh, pengedap berputar) perlu memilih kekerasan sederhana (85A-90A) untuk mengimbangi pengedap dan rintangan haus; pengedap tekanan tinggi (seperti sistem hidraulik) perlu memilih kekerasan yang lebih keras (90A-95A) untuk mengelakkan ubah bentuk yang berlebihan yang membawa kepada kegagalan pengedap. Titik reka bentuk: Bentuk keratan rentas cincin pengedap disyorkan supaya berbentuk bulat (berbentuk O) atau segi empat tepat (gasket rata) untuk mengelakkan kepekatan tegasan yang disebabkan oleh bentuk kompleks; saiz alur pengedap perlu dikira dengan tepat, dan mampatan cincin pengedap biasanya 10-25%; arah percetakan mengesyorkan bahawa permukaan pengedap berserenjang dengan arah butiran lapisan untuk mengelakkan kebocoran yang disebabkan oleh pemisahan antara lapisan; permukaan pengedap boleh disalut dengan minyak silikon atau gris untuk mengurangkan geseran dan memanjangkan hayat. Kes: Sebuah syarikat silinder hidraulik menggunakan TPU 85A untuk mencetak pengedap omboh bagi menggantikan bahagian acuan suntikan getah nitril asal. Kos dikurangkan sebanyak 70% dan kitaran penghantaran dipendekkan daripada 2 minggu kepada 1 hari.

Reka bentuk pad penyerap hentakan dan prestasi kusyen

Reka bentuk pad penyerap hentakan perlu mengambil kira faktor seperti penyerapan tenaga impak, kelajuan lantunan, hayat keletihan, dsb. Prinsip pemilihan kekerasan: Untuk persekitaran getaran frekuensi tinggi (seperti tapak motor), pilih sokongan kekerasan yang lebih keras (85A-90); untuk persekitaran kesan frekuensi rendah (seperti pad penimbal), pilih kekerasan yang lebih lembut (70A-80A) untuk memberikan penyerapan tenaga yang lebih baik; Peralatan berat (seperti tapak alat mesin) memerlukan reka bentuk berbilang lapisan: 90A-95A TPU digunakan untuk lapisan bawah untuk memberikan sokongan, dan 80A-85A digunakan untuk lapisan tengah TPU menyerap hentaman, dan lapisan permukaan menggunakan 70A-75A TPU untuk melindungi tanah. Reka bentuk geometri: Pad penyerap hentakan biasanya direka bentuk dalam bentuk silinder atau prisma, dengan ketebalan dinding 8-15 mm. Ketebalan dinding yang disyorkan ialah 8-15 mm. Jika ia terlalu nipis, kesan penyerapan kejutan akan menjadi lemah, dan jika ia terlalu tebal, kestabilan akan tidak mencukupi. Struktur sarang lebah atau struktur berongga boleh direka bentuk secara dalaman untuk meningkatkan jumlah mampatan dan mengurangkan kekakuan. Permukaan boleh direka bentuk dengan tekstur anti-gelincir (seperti corak berlian dan corak beralun) untuk meningkatkan geseran dan mengelakkan anjakan. Ujian prestasi: Adalah disyorkan untuk menguji ubah bentuk kekal mampatan mengikut piawaian ISO 4652 (sepatutnya 100,000 kitaran).

Parameter utama untuk pencetakan FDM bagi TPU

Pencetakan TPU adalah lebih sukar. Cabaran utama ialah kelembutan bahan menyebabkan suapan wayar yang lemah dan muncung tersumbat. Keperluan peralatan: Adalah disyorkan untuk menggunakan penyemperit Bowden atau penyemperit pemacu langsung. Pemacu terus lebih sesuai untuk TPU lembut (5000 jam. Kes 3: Sebuah syarikat peralatan sukan menggunakan TPU 90A untuk mencetak pad penyerap hentakan treadmill bagi menggantikan pad getah asal. Kesan penyerap kejutan meningkat sebanyak 15% dan berat berkurangan sebanyak 30%. Kes 4: Sebuah syarikat mainan menggunakan TPU 65A untuk mencetak sambungan anak patung lembut untuk mencapai pencetakan bersepadu engsel alih, mengurangkan masa pemasangan sebanyak 80%. Cadangan reka bentuk: Ketebalan dinding bahagian TPU hendaklah seragam untuk mengelakkan kepekatan tekanan yang disebabkan oleh perubahan mendadak; reka bentuk gesper perlu mempertimbangkan pemulihan elastik bahan, dan jumlah pramuat disyorkan untuk 15-25%; adalah disyorkan untuk menggunakan padanan gangguan atau pelekat (seperti cyanoacrylate) untuk menyambungkan TPU ke bahan lain, kerana kesan sambungan berulir adalah lemah.