Compression Set (Остаточная деформация при сжатии): что это, как работает и интерпретация графика

Compression Set (остаточная деформация при сжатии) описывает постоянную деформацию, остающуюся в эластомере после сжатия, термического старения, снятия нагрузки и восстановления. Концепция напрямую применяется к резиновым уплотнениям, силиконовым прокладкам, подушкам из термополиуретана (TPU) и пено-подушкам. Compression Set измеряется в процентах невосстановленной толщины относительно приложенного дефицита, причем более низкие значения указывают на более сильное эластичное восстановление. Американское общество испытаний и материалов (ASTM) D395 определяет распространенные условия испытаний (25% деформация, 22 часа старения, 70°C–150°C и 30-минутный период восстановления при стандартной лабораторной температуре). Резиновая смесь, измеряющая 12% compression set при 100°C, удерживает уплотняющую силу лучше, чем смесь, измеряющая 40% при тех же условиях.

Compression Set работает через время-зависимую релаксацию полимера, переупорядочивание перекрестных связей и тепловое размягчение, ускоренное теплом, которые уменьшают запасенную эластичную энергию при удержанном сжатии. График compression set интерпретируется путем чтения процента compression set по оси Y и времени старения или температуры старения по оси X, затем сравнения материалов при идентичных условиях. Крутой рост кривой от 70°C до 150°C указывает на быстрое увеличение постоянной деформации, в то время как более плоская кривая указывает на лучшее сохранение восстановления. Прокладка, растущая с 15% при 70°C до 35% при 125°C, показывает более высокий риск утечки, чем прокладка, остающаяся ниже 20% в том же диапазоне.

Что такое Compression Set?

Compression set — это стандартизированная мера того, сколько постоянной деформации остается в эластичном материале после удаления компрессионной нагрузки. Метрика применяется в основном к эластомерам и гибким полимерам (резина, силикон, TPU, пена), потому что материалы полагаются на эластичное восстановление для функциональной производительности. Compression set важен в реальных деталях, потому что он предсказывает потерю уплотняющей силы, снижение виброизоляции и изменения в посадке. Низкий compression set поддерживает прокладки и O-кольца, которые должны удерживать давление, в то время как более высокий compression set подходит для деталей, допускающих релаксацию (подушки, бамперы). Дизайнеры используют данные compression set для сравнения материалов при похожих условиях испытаний (деформация, время, температура), затем выбирают смеси, сохраняющие восстановление. Практические примеры включают сантехнические уплотнения, автопрокладки и корпусные прокладки для электроники.

Как понять график Compression Set?

Чтобы понять график compression set, выполните пять шагов. Во-первых, идентифицируйте ось Y как процент compression set (%) и интерпретируйте более низкие значения как лучшее эластичное восстановление после теста. Во-вторых, идентифицируйте ось X как время старения (22 часа, 70 часов, 168 часов) или температуру старения (70°C, 100°C, 150°C) и трактуйте более высокие значения как более суровую тестовую экспозицию. В-третьих, подтвердите детали условий теста (ASTM D395, 25% деформация, 30 минут восстановления), потому что разные уровни деформации меняют базовые значения. В-четвертых, сравните кривые материалов, читая процентное изменение при одинаковом времени и температуре, затем ранжируйте материалы по наименьшему compression set при целевом сервисном условии. В-пятых, интерпретируйте крутые восходящие склоны как более быстрое рост постоянной деформации, и интерпретируйте более плоские кривые как лучшее долгосрочное сохранение уплотняющей силы.

Что такое Compression Deflection (Деформация при сжатии)?

Compression deflection — это уменьшение толщины, применяемое во время теста на сжатие, и сообщается в процентах от начальной толщины. Compression deflection устанавливает уровень деформации в тестировании compression set по ASTM D395, с деформацией 25% и 40%, используемой для многих оценок эластомеров. Compression deflection отличается от compression set тем, что деформация описывает наложенное сжатие во время загрузки, в то время как compression set описывает невосстановленную толщину после разгрузки и определенного периода восстановления. Более крупные уровни деформации налагают больше напряжения на эластомерную сеть и обычно ведут к более высоким измеренным compression set при идентичных условиях старения (22 часа, 70°C–150°C, 30 минут восстановления). Compression deflection используется для представления установленного сжатия в прокладках, O-кольцах, подушках и виброизоляторах. Дизайнеры выбирают целевые деформации для соответствия сборочному сжатию, в то время как compression set kvantифицирует потерю восстановления после старения.

Как деформация отличается от Compression set? Деформация отличается от compression set, потому что деформация — это применяемое уменьшение толщины во время загрузки, в то время как compression set — это постоянная потеря толщины, остающаяся после разгрузки и восстановления. Деформация действует как контролируемый вход, определяющий уровень сжатия (25% или 40%) во время старения по ASTM D395. Compression set действует как измеряемый выход, сообщаемый после восстановления (30 минут). Более высокая деформация повышает внутреннее напряжение и склонна увеличивать compression set при том же времени и температуре.

Как измеряется Compression Deflection?

Чтобы измерить compression deflection, выполните пять шагов. Во-первых, измерьте начальную толщину образца с использованием калиброванного толщиномера с постоянной контактной силой. Во-вторых, выберите целевой процент деформации (25% или 40%) и рассчитайте необходимую сжатую толщину из начальной толщины. В-третьих, поместите образец в компрессионную приспособление с плоскими параллельными пластинами и примените сжатие до достижения расчетной толщины. В-четвертых, проверьте сжатую толщину с использованием калибровочных блоков, распорок или стопоров приспособления, фиксирующих уровень деформации во время теста. В-пятых, запишите процент деформации, тип приспособления, толщину образца и référenced стандарт (ASTM D395) для обеспечения повторяемого контроля compression deflection.

Как Compression Set относится к 3D-печати?

Compression set относится к 3D-печати, потому что гибкие печатаемые полимеры (TPU, термопластичный эластомер (TPE), эластомероподобные смолы) теряют восстановление толщины под удержанной нагрузкой, что влияет на уплотнения, подушки и демпфирующие признаки. Напечатанные детали показывают другое поведение, чем отлитые резиновые изделия, потому что границы слоев и пористость меняют распределение напряжений.

Compression set растет в печатаемых эластомерах, когда настройки печати создают пустоты, низкое межслойное сцепление или неравномерное заполнение. Напечатанная прокладка, которая релаксирует, теряет уплотняющую силу, повышая риск утечки. Выбор материала имеет значение, потому что классы TPU варьируются по твердости и восстановлению, а смольные эластомеры ползут под теплом. Дизайнеры снижают риск compression set, увеличивая толщину стенок (2–4 мм), выбирая более качественные гибкие филаменты и избегая сервисных температур выше 60°C–80°C для классов TPU, связанных с compression set в 3D-печати.

Какова важность тестирования Compression Set?

Важность тестирования compression set — это процесс квантификации постоянной деформации после контролируемого сжатия, который предсказывает долгосрочную производительность уплотнения и амортизации. Тест важен, потому что отказы эластомеров происходят постепенно через потерю восстановления, а не внезапный лом. Данные compression set поддерживают выбор материалов для O-колец, прокладок, виброопор и медицинских уплотнений. Тестирование выявляет смеси, устойчивые к тепловому старению, воздействию масла и удержанной нагрузке. Производители используют результаты тестов для валидации химии вулканизации, загрузки наполнителей и согласованности партий. Дизайнеры используют данные для снижения гарантийных рисков, выбирая материалы, удерживающие контактное давление. Тестирование становится актуальным для деталей, подверженных теплу, где релаксация ускоряется.

Что такое ASTM D395?

ASTM D395 — это стандартный метод испытаний для измерения compression set резины, квантифицирующий постоянную потерю толщины после того, как образец эластомера сжат за определенный период, термически отстарен, разгружен и дан контролируемый интервал восстановления. Стандарт специфицирует типы образцов (Тип 1 и Тип 2), конфигурации приспособлений и требования отчетности для Метода А (постоянная сила) и Метода B (постоянная деформация) тестирования compression set. Многие распространенные тестовые установки используют уровни деформации около 25% или 40%, времена экспозиции вроде 22 часов или 70 часов, и температуры печи, варьирующиеся от около 70°C до 150°C в зависимости от спецификации материала. Процедура записывает начальную толщину, применяет контролируемую деформацию с использованием контроля распорок или стопоров приспособления, удерживает сжатие во время старения, снимает нагрузку и измеряет восстановленную толщину после определенного периода восстановления. Процент compression set рассчитывается из изменения невосстановленной толщины относительно приложенной деформации. ASTM D395 поддерживает сравнение эластомеров для производительности уплотнения, сохранения восстановления и поведения долгосрочной релаксации напряжений.

Как проводится ASTM D395?

Чтобы провести ASTM D395, выполните шесть шагов. Во-первых, подготовьте резиновый образец со стандартизированной геометрией и запишите начальную толщину с использованием калиброванного толщиномера. Во-вторых, выберите метод теста (Метод А, постоянная сила или Метод B, постоянная деформация) и установите целевую деформацию при сжатии (25% или 40%). В-третьих, поместите образец в компрессионное приспособление между плоскими параллельными пластинами и примените сжатие с использованием распорок или стопоров приспособления для фиксации деформации. В-четвертых, отстарайте сжатый образец за определенную длительность (22 часа или 70 часов) при определенной температуре (70°C, 100°C, 125°C или 150°C). В-пятых, извлеките образец из приспособления пока горячий, снимите нагрузку и разрешите восстановление за определенное время (30 минут) при стандартной лабораторной температуре (23°C). В-шестых, измерьте конечную толщину и рассчитайте процент compression set из изменения невосстановленной толщины относительно приложенной деформации.

Важен ли ASTM D395 для выбора материала?

Да, ASTM D395 важен для выбора материала, потому что производительность compression set напрямую влияет на долгосрочную уплотняющую нагрузку и эластичное восстановление в сервисе. ASTM D395 предоставляет согласованный метод теста compression set для вулканизированной резины и резиноподобных материалов, включая многие семейства эластомеров, используемые в уплотнениях и прокладках. Стандарт определяет методы приспособлений, уровни деформации (обычно 25% или 40%), длительность термической экспозиции (22 часа или 70 часов во многих спецификациях), диапазоны температур экспозиции и тайминг восстановления, что поддерживает значимое сравнение смесей. Материал, измеренный при 10% compression set при 100°C после 22 часов, сохраняет больше восстанавливаемой толщины, чем материал, измеренный при 40% при тех же условиях. Результаты помогают оценить потерю уплотняющей силы в прокладках и O-кольцах и потерю толщины в подушках под удержанным сжатием. Данные ASTM D395 поддерживают спецификации материалов, квалификацию поставщиков и снижение риска отказа в приложениях эластомеров под сжатием.

Как измеряют Compression Set материала?

Они измеряют compression set материала, записывая начальную толщину, сжимая образец до определенной деформации, удерживая деформацию во время термического старения за определенное время и температуру, снимая нагрузку, разрешая определенный интервал восстановления и вычисляя процент невосстановленной толщины относительно приложенной деформации. ASTM D395 — распространенный стандарт для тестирования compression set резины и эластомеров и определяет приспособления Метода А и Метода B и требования отчетности. Подготовка образца использует выштампованный образец или отлитую кнопку с плоскими параллельными гранями для уменьшения вариации толщины и улучшения повторяемости. Тест использует приспособление compression set с жесткими пластинами и контролем распорок для поддержания целевых уровней деформации, с распространенными настройками деформации 25% или 40% в зависимости от метода и материала. Старение выполняется в контролируемой температурной печи, с распространенными условиями, включая 70°C–150°C на 22 часа, и некоторые спецификации расширяются до более длительных длительностей. Восстановление измеряется после определенного времени при стандартной лабораторной температуре, и конечный процент compression set рассчитывается из потери толщины после восстановления.

Что такое компрессионный тестер?

Компрессионный тестер — это измерительное устройство, применяющее контролируемую компрессионную нагрузку или контролируемую деформацию к образцу материала для оценки изменения толщины, силового отклика и постоянной деформации после восстановления. Установка компрессионного тестера использует плоские параллельные пластины, калиброванную систему контроля силы или смещения и толщиномер или датчик смещения с разрешением 0.01 мм. Операция начинается с измерения начальной толщины образца, применения определенной деформации (25% или 40%) или определенной силы, удержания условия за заданную длительность (22 часа или 70 часов) при контролируемой температуре (70°C–150°C), затем измерения конечной толщины после определенного времени восстановления (30 минут). Точные результаты требуют выравнивания пластин в пределах 0.05 мм, смазанных контактных поверхностей и повторяемого размещения образца для предотвращения краевой нагрузки. Компрессионные тестеры поддерживают тестирование compression set по ASTM D395 и тестирование силы деформации при сжатии для резины, силикона, EPDM, FKM и TPU.

1. Compression Set A

Compression set A — это метод ASTM D395, измеряющий compression set под постоянной силой, где заданная нагрузка сжимает резиновый образец, и конечная постоянная деформация измеряется после старения и восстановления. Метод А использует пружину или приспособление с контролем силы для поддержания целевой компрессионной силы вместо фиксированного уменьшения толщины. Установка используется, когда установленные детали испытывают переменное сжатие под нагрузкой вместо фиксированной деформации. Практический пример — резиновая подушка или опора, испытывающая удерживаемое зажимное усилие, где толщина слегка варьируется с нагрузкой и температурой. Результаты compression set A сообщаются в процентах от исходной толщины.

2. Compression Set B

Compression Set B — это метод теста ASTM D395, оценивающий постоянную деформацию после того, как эластомер удерживался при фиксированной деформации во время термического старения. Образец сжимается до определенного уменьшения толщины и механически удерживается на целевой деформации через распорки или стопора-контролируемые приспособления. Распространенные уровни деформации включают 25% и 40% от исходной толщины в зависимости от приложения и класса материала. Метод согласуется с дизайном уплотнений, потому что прокладки и O-кольца работают под контролируемым сжатием, а не под контролируемой нагрузкой. Репрезентативный случай включает удержание O-кольца при 25% деформации на 22 часа при 100°C, разгрузку образца, разрешение определенного интервала восстановления и измерение невосстановленной толщины для расчета compression set. Метод B широко используется для сравнения эластомерных смесей, когда требуются контроль приспособления и повторяемая деформация.

Какие факторы влияют на Compression Set?

Факторы, влияющие на compression set, — это температура, время под сжатием, деформация при сжатии, состав материала, система вулканизации, пакет наполнителей и сервисная среда. Более высокая температура старения увеличивает постоянную деформацию, с эластомерами, показывающими резко более высокий compression set, когда старение поднимается с 70°C до 150°C на 22 часа. Более длительное время под нагрузкой увеличивает set, с 70 часами, производящими более высокие значения, чем 22 часа при той же температуре. Более высокая деформация при сжатии увеличивает общую деформацию, хотя процент compression set обычно сравнивается при стандартизированной 25% деформации для большинства оценок эластомеров. Изменения состава материала меняют set через тип полимера, плотность перекрестных связей и содержание пластификаторов. Система вулканизации влияет на тепловую стабильность, с перекисно-вулканизированным силиконом и EPDM, сохраняющими более низкий set, чем сернистые системы при 150°C. Наполнители и антиоксиданты влияют на восстановление, уменьшая окисление и разрыв цепей при старении. Масла, топлива, озон и влажность увеличивают путем набухания или деградации полимерной сети.

Что означает более высокий процент Compression Set?

Более высокий процент compression set означает, что материал остается заметно сплюснутым после удаления компрессионной силы, что указывает на плохое восстановление. Высокие значения снижают удерживаемую уплотняющую нагрузку в прокладках и O-кольцах и уменьшают оставшуюся высоту в подушках и бамперах. Прокладка, измеренная при 35% compression set при 100°C, показывает больше постоянной потери толщины, чем прокладка, измеренная при 12% при том же тесте. Уменьшенная восстановленная толщина снижает контактное давление, повышая риск утечки в статических соединениях. Виброподушка, измеренная при 40% compression set, постепенно теряет высоту и передает вибрацию в сборку. Высокий compression set согласуется с более быстрой релаксацией напряжений, вызванной теплом, окислением или воздействием жидкостей (масло, топливо).

Следует ли избегать материалов с высоким Compression Set в 3D-печати?

Да, следует избегать материалов с высоким compression set в 3D-печати. Материалы с высоким compression set избегаются в 3D-печати, когда деталь должна сохранять уплотняющую силу или пружинное восстановление под удержанной нагрузкой. Напечатанные эластомеры с высоким set теряют толщину быстрее, потому что полимерная релаксация сочетается с эффектами границ слоев при удержанном сжатии при 25% деформации на 22 часа. Напечатанная TPU-прокладка, измеряющая 35%–50% compression set после теплового старения (70°C, 22 часа, 30 минут восстановления), теряет контактное давление и протекает раньше, чем материал, остающийся ниже 20%. Наполнение и пористость усугубляют проблему, так как пустоты концентрируют напряжение и уменьшают эффективное сечение на 10%–30% при наполнении 80%–95%. Тепловое воздействие выше 60°C ускоряет set в классах TPU. Материалы с низким set подходят для печати уплотнений, в то время как материалы с более высоким set подходят для бамперов и ножек, где потеря толщины имеет меньшие последствия в 3D-печати.

Следует ли выбирать более высокий или более низкий Compression Set?

Да, следует выбирать более низкий compression set. Compression set улучшается через выбор смеси, изменения химии вулканизации и контроль обработки. Величина улучшения зависит от полимерного семейства, системы перекрестных связей и целевой сервисной температуры. Оптимизация перекрестных связей снижает set за счет увеличения стабильности сети. Перекисное вулканизирование снижает set для силикона и EPDM по сравнению с более слабыми системами вулканизации при высоких температурах. Выбор наполнителей и добавок улучшает восстановление, стабилизируя полимерный хребет против окисления. Улучшения обработки и пост-вулканизация уменьшают пустоты и градиенты вулканизации, повышающие постоянную деформацию. Замена материала остается самым большим рычагом, так как FKM или силикон часто превосходят универсальную резину в высокотемпературных уплотнениях. Реалистичная цель улучшения варьируется от 5% до 15% ниже set при тех же условиях D395.

Можно ли улучшить Compression Set материала?

Да, compression set можно улучшить через выбор смеси, изменения химии вулканизации и контроль обработки. Величина улучшения зависит от полимерного семейства, системы перекрестных связей и целевой сервисной температуры. Оптимизация перекрестных связей снижает set за счет увеличения стабильности сети. Перекисное вулканизирование снижает set для силикона и EPDM по сравнению с более слабыми системами вулканизации при высоких температурах. Выбор наполнителей и добавок улучшает восстановление, стабилизируя полимерный хребет против окисления. Улучшения обработки уменьшают пустоты и градиенты вулканизации, повышающие постоянную деформацию. Замена материала остается самым большим рычагом, так как FKM или силикон часто превосходят универсальную резину в высокотемпературных уплотнениях. Реалистичная цель улучшения варьируется от 5% до 15% ниже set при тех же условиях D395.

Имеет ли резина низкий или высокий Compression Set?

Да, резина имеет низкий или высокий compression set в зависимости от дизайна смеси, химии вулканизации и тяжести теста. Универсальные резиновые смеси падают от 15% до 35% при 70°C на 22 часа. Премиальные уплотняющие смеси падают от 8% до 20% при тех же условиях. Высокое тепловое воздействие повышает значения, поэтому смесь, оцененная в 15% при 70°C, превышает 30% при 125°C. Резина с низким set поддерживает уплотняющее напряжение в O-кольцах и прокладках. Резина с высоким set теряет восстановление, повышая риск утечки и потери толщины. Выбор зависит от температуры, воздействия масла и требуемого срока службы.

Каков процент Compression Set силиконовой резины?

Процент compression set силиконовой резины попадает в низкий или умеренный диапазон под условиями в стиле ASTM D395, с многими коммерческими классами, попадающими вокруг 10%–30% при 25% деформации после 22 часов при 100°C и определенном интервале восстановления, в то время как более высокопроизводительные компаунды достигают однозначных значений. Силикон сохраняет эластичность при повышенных температурах лучше многих универсальных эластомеров, что поддерживает восстановление после термической экспозиции. Повышенное температурное тестирование (125°C–175°C) подчеркивает стабильность силикона, потому что полимерный хребет устойчив к термической деградации по сравнению с углеводородными резинами. Типичная способность сервисной температуры для многих классов силикона охватывает около −60°C–230°C в зависимости от формулировки и армирования. Компаунды силикона с низким compression set подходят для уплотняющих приложений, требующих долгосрочного удержания силы (печные прокладки, медицинские уплотнения, корпусные уплотнения электроники). Компаунды силикона с более высоким compression set все еще подходят для статических уплотнений, где термическая стабильность важнее производительности восстановления.

Как измеряется процент Compression Set в силиконовой резине?

Процент compression set в силиконовой резине измеряется путем загрузки тестового образца до фиксированной деформации, удержания деформации во время термического старения, снятия нагрузки, ожидания контролируемого интервала восстановления и расчета постоянной потери толщины в процентах от исходной деформации. ASTM D395 предоставляет стандартную тестовую структуру и специфицирует ключевые параметры, влияющие на результат, включая размеры образца, тип приспособления, уровень деформации, температуру экспозиции, длительность экспозиции и тайминг восстановления для Метода А и Метода B. Измерение толщины требует низкосиловое измерение, потому что силиконовая резина поддается под давлением зонда и искажает показание. Параллельные пластины и правильное выравнивание приспособления уменьшают неравномерное напряжение, производящее вводящее в заблуждение восстановление толщины. Выбор времени восстановления влияет на измеренное восстановление и меняет сообщаемое значение compression set. Полный отчет перечисляет метод ASTM, процент деформации, температуру старения, время старения, время восстановления и конечный процент compression set.

В чем разница между Compression Set и Creep (Ползучесть)?

Разница между compression set и ползучестью деформации определяется условием загрузки и конечной точкой измерения. Compression set измеряет постоянную потерю толщины после того, как материал сжат за определенное время и температуру, разгружен и затем дан контролируемый период восстановления. Creep измеряет время-зависимый рост деформации, пока постоянное напряжение или постоянная нагрузка остаются приложенными без разгрузки. Compression set фокусируется на потере эластичного восстановления, что напрямую влияет на долгосрочную уплотняющую силу в прокладках и O-кольцах. Creep фокусируется на прогрессивном изменении формы под удержанной нагрузкой, что влияет на размеровую стабильность в несущих деталях и закрепленных сборках. Тестирование compression set применяет фиксированную деформацию, удерживает деформацию во время старения, снимает нагрузку и измеряет конечную восстановленную толщину. Тестирование creep применяет постоянную нагрузку или напряжение и отслеживает деформацию как функцию времени. Риск производительности отличается, потому что compression set относится к потере восстановления, в то время как долгосрочный размеровый дрейф относится к creep (деформации).

Почему важно различать Compression Set и Creep?

Важно различать compression set и creep, потому что два свойства предсказывают разные режимы отказа в эластомерах и полимерах. Путаница приводит к некорректному выбору материала и неожиданной потере функции. Отказ уплотнения более тесно связан с compression set, потому что потеря восстановления снижает контактное давление после долгого сжатия. Отказ структурного полимерного крепления более тесно связан с creep, потому что деформация растет под постоянной нагрузкой. Тестирование и спецификация отличаются, поэтому использование неправильной метрики скрывает риск. Четкое различие улучшает дизайнерские запасы и контроль качества.

Может ли путаница между ними привести к отказу материала?

Да, путаница между ними приводит к отказу материала. Причина путаницы в том, что неправильные тестовые данные используются для предсказания реального сервисного поведения. Неправильная интерпретация заставляет детали релаксировать, течь, деформироваться или терять посадку раньше ожидаемого. Прокладка, выбранная только по исходным эластичным данным, может показывать низкую деформацию под нагрузкой, но все равно терять восстановление после термического старения, вызывая утечки.

Пластиковая деталь, выбранная по данным compression set, может хорошо восстанавливаться после разгрузки, но все равно ползти под удержанным напряжением, вызывая размеровый дрейф. Правильный выбор свойства снижает гарантийный риск и улучшает долгосрочную производительность.

Отказ от ответственности

Контент, появляющийся на этой веб-странице, предназначен только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений или гарантий любого рода, будь то выраженные или подразумеваемые, касательно точности, полноты или достоверности информации. Любые параметры производительности, геометрические допуски, специфические дизайнерские особенности, качество и типы материалов или процессов не должны выводиться как представление того, что будет доставлено сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, ищущие котировки для деталей, несут ответственность за определение конкретных требований к этим деталям. Обратитесь к нашим условиям для получения дополнительной информации.