非金屬彈簧材料
非金屬彈簧材料
另一類彈簧或彈性材料廣泛應用的為橡膠、塑料類非金屬材料產品，近年來聚胺酯類材料具有更高強度而得到了更廣的應用。橡膠利聚胺酯類材料由于其本身很高的彈性、良好的耐磨性、隔音性和阻尼特性等特點，而用于汽車、兵器、宇航、化工等減振、消音機構上，與一般彈簧鋼相比具有更大的吸收能能量、耐腐蝕、非磁性和絕緣性能。
橡膠類、聚胺酯類和增強性塑料等材料，包括高強度纖維材料，品種繁多，并且公司和行業產品標準更新很快。多數情況都是供貨廠根據用戶或彈簧廠要求進行開發和調整配方。
13.1聚胺酯類
聚胺酯足山多元醇和二異氰酸鹽二種主要的原料制作而成，在制作過程中，如果添加具有多功能基的第三種成分分，則可產生另一種分子結構形式的聚胺酯，交聯聚胺酯。由于聚胺酯組成的多樣性，以及成分間比例的可調性，使其兼有橡膠、塑料與纖維的特性，因而在加工有非常高的選擇性。
聚胺酯大致可以分為：硬質(或軟質)發泡體、涂料、按著劑、彈性體及熱塑性聚胺酯。一般我們彈簧行業采用彈性休及熱塑性聚胺脂。
常剛的硫化聚胺酯橡膠：
兼有橡膠和塑料的性能，其特點是在高硬度和高模量下，仍具有較高的彈性和扯斷伸長率，這是一般橡膠和塑料難以兼備的。此外，聚胺脂橡膠具有很好的耐磨性、屈撓性和烴類燃料及大部分有機溶劑的抗耐能力，同時具有很高的物理力學性能、緩沖性、生物相溶性、耐輻射性和耐臭氧性，以及良好的電絕緣性和耐老化性能。廣泛應用汽車工業上的各類部件，機械加工設備的各類緩沖、彈性件及摩擦件，或附于彈簧上以降低噪音和震動等，同時在制鞋業、紡織業和冶金業也有廣泛的應用。
一般彈簧產品、護套、緩沖塊、組合彈簧等聚胺脂材質部分性能要求有：硬度（邵氏硬度一般大于80），測試標準ASTM D2240 ； 抗拉強度和延伸率，測試標準 ASTM D412；時效要求（老化實驗） ASTM D573 ,通常有油類實驗 ASTM D471 和溫度類試驗 ASTM D412；壓縮要求 ASTM D395 ；還有密度要求等等。
13.2橡膠類
橡膠具有很高的彈性、良好的耐磨性、隔聲性和阻尼特性等優點。橡膠與其他材料比較，最大的區別是彈性模量低(E≈IOMPa)和伸長率很高(δ＝100％～1000％)。這種優良的拉伸和壓縮能力具有高的儲能能力。在各類產品中得到廣泛的應用。橡膠彈簧和空氣彈簧都是用橡膠制造的，這兩種彈簧廣泛用于各種車輛懸架系統、飛機的起落機構、抗沖擊和振動的隔振器、氣動儀表和床墊彈簧等。
橡膠分天然橡膠和人工合成橡膠，或是這兩種的混合橡膠。
橡膠按其使用性能分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠有：天然橡膠(NR)；丁苯橡膠(SBR)；丁二烯橡膠(BR)；異戊二烯橡膠(1R)。特種橡膠有：丁腈橡膠，耐油性強；異丁橡膠，減震性好；氯丁橡膠，耐氣候性強；乙烯丙烯共聚橡膠，耐熱性好。表2-90是常用橡膠的主要性能。
2-90 常用橡膠的主要性能
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橡膠品種
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杭拉強度
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伸長率
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最高使用
溫度/℃
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耐有機酸
能力
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耐高濃度
無機酸能力
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耐高度
堿能力
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耐汽油能力
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天然
丁苯
異戊
順丁
丁基
氦丁
聚氨脂
丁腈
三元乙丙
丙烯酸脂
硅
氟
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23~35
15~35
20~30
18~25
17~21
25~27
20~35
15~30
15~25
7~12
4~10
20~22
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650~900
500~800
600~900
450~800
650~800
800~1000
300~800
300~800
400~800
400~600
50~500
100~500
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120
120
120
120
170
150
80
170
150
175
315
315
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劣
劣
劣
劣
劣～良
劣～可
劣
劣～可
劣
劣
良
劣
|
劣
劣
劣
劣
優
良
劣
可
良
可
可
優
|
良
良
良
良
優
優
劣
良
憂
可
優
可
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顯著溶脹
顯著溶脹
顯著溶脹
不適用
顯著溶脹
輕微~中等溶脹
適用
適用
不適用
不適用
顯著溶脹
適用
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用來制造橡膠彈簧的最合適的橡膠是天然橡膠和丁基橡膠兩種，但是有時要求耐油性能時，應選用丁腈橡膠，而要求耐大氣老化性能的，應選用氯丁橡膠等。
橡膠的剛度除了和彈簧的幾何形狀有關外，從材料的角度看主要取決于其彈性模量(E≈3G)的大小，而且減振系統的自然頻串也隨剛度而變化，因此關鍵在于調整和控制橡膠的彈性模量正。橡膠的彈性模量和硬度存在著一定關系，見圖2-5
橡膠的阻尼特性是它的另一特點．橡膠彈簧不但能減振，而且還可以避免共振。但是阻尼也有導制橡膠生熱不利的一面，因為阻尼作用主要是橡膠在變形時內部摩擦而產生的，它能使機械能轉化為熱能，同時也使彈簧變形產生滯后現象。通常把這種滯后特性用橡膠阻尼系數±來表示。阻尼和生熱都隨橡膠的φ值增大而增加，因此為了降低生熱，就希望φ值小一些好。但是在受沖擊的情況下，為了獲得高的阻尼效果，則應增大φ值，而φ值主要取決于橡膠的種類，因此應根據具體使用情況選取橡膠的種類以便調節和控制它的滬值．表2-91是各種橡膠的阻尼系數φ
2-91 橡膠的阻尼系數φ
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橡膠種類
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天然橡膠
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丁苯橡膠
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氯丁橡膠
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丁腈橡膠
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丁基橡膠
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阻尼系敷φ
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0.05~0.15
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0.15~0.30
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0.15~0.30
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0.25~0.40
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0.25~0.40
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