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压缩反弹应力使用指南:概念、测量与应用

新闻2025-04-14

1. 什么是压缩反弹应力?

压缩反弹应力 (Compression Force Deflection,简称CFD),也称为应力或压缩力,是指硅泡棉材料在受到压缩后试图恢复原始形状时产生的应力,反映了材料在被压缩时提供反弹力的能力。这一特性源于硅橡胶的分子链结构——交联的聚合物链在受压时储存弹性势能,并在卸载后释放能量,推动材料回弹。

2. 压缩反弹应力为何重要?

在密封、缓冲等应用设计中,压缩反弹应力是决定材料性能的核心指标之一,主要体现在以下方面:

  1. 长期密封效果:高反弹应力可确保材料在长期受压后仍能紧密贴合密封面(如电子设备防水、汽车引擎盖密封),防止介质泄漏。

  2. 动态补偿能力:当振动或温度变化导致尺寸波动时,硅泡棉可通过持续回弹补偿间隙,维持密封完整性。

3. 如何测量压缩反弹应力?

压缩反弹应力的测试一般遵循 ASTM D1056 标准。通常,泡棉或海绵材料选取压缩25%的反弹应力,即测量材料被压缩到初始厚度的25%的应力值。这一参数广泛用于技术数据表,方便不同材料之间的对比。

在选择合适的压缩反弹应力时,需要考虑以下因素:

  • 压缩过小,可能导致材料因厚度公差和应力松弛等因素无法紧密贴合组件;过度压缩(>50%)可能导致泡孔结构破裂,影响材料寿命。

  • 垫圈的尺寸以及接触面粗糙度。

  • 密封介质(空气、水或其他化学物质)不同也会影响材料选择。

4. 应力-应变曲线说明了什么?(以富程威通用硅泡棉系列为例)

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应力-应变曲线是表征硅泡棉力学行为的核心工具,主要分为弹性区、平台区、致密区三个阶段:

  • 弹性阶段:应力与应变成正比,斜率反映材料的弹性模量,此阶段决定低载荷下的缓冲性能。

  • 平台阶段:随着应力缓慢上升,有较长的一段平台区,反映泡孔结构逐渐塌陷,此阶段能量吸收效率最高。

  • 致密阶段:随着应力的继续增加,曲线在某个点迅速上升,这是由于泡孔完全塌陷导致的,材料表现为实体橡胶特性。需避免进入此区域以防止永久损坏。


5.如何在应用设计中选择合适的压缩反弹应力?

应力较大的材料,相对来说比较坚硬,反弹力也就越大,适合弹性支撑、机械缓冲等应用场景。另一方面,当压缩应力值较低时,材料更柔软,便于贴合,适用于不规则表面和柔性缓冲等应用场景,有助于吸收结构件的厚度公差。


6、总结

硅泡棉的压缩反弹应力是密封、缓冲等应用成败的关键参数。通过标准化测试和应力-应变曲线分析,工程师可以精准匹配材料性能与应用需求,提升产品的可靠性和稳定性。