Nakładanie trwałych, solidnych szablonowych wzorów drobnych cząstek na powierzchnie elastomerowe

Nasze badania koncentrują się na zrozumieniu dużych odkształceń w elastomerach magnetoreologicznych pod wpływem połączonego obciążenia polem mechanicznym i magnetycznym. Aby ilościowo zwizualizować te deformacje w naszych eksperymentach, używamy technik śledzenia optycznego, takich jak DIC, które wymagają trwałych oznaczeń na powierzchni naszych próbek silikonu. Używamy cyfrowej korelacji obrazu wraz z dostosowaną uniwersalną maszyną testującą, która jest w stanie przyłożyć do naszych próbek zarówno obciążenia mechaniczne, jak i magnetyczne.

Powierzchnie próbek są oznaczone wzorami, aby dać oprogramowaniu coś do śledzenia. Bez trwałych oznaczeń powierzchni śledzenie odkształceń jest niemożliwe. Silikony są z natury nieprzywierające i bardzo rozciągliwe.

Oznacza to, że większość popularnych farb i metod znakowania tworzyw sztucznych nie działa, ponieważ nie sklejają się lub mogą pękać i łuszczyć się, gdy naprężenia są naprawdę duże. Nasz protokół odpowiada na zapotrzebowanie na niezawodną metodę znakowania elastomerów ulegających dużym odkształceniom, umożliwiając dokładne śledzenie optyczne przez powtarzające się cykle mechaniczne. W przeciwieństwie do większości metod znakowania, które blakną lub łuszczą się z czasem lub dużymi odkształceniami, nasze podejście pozwala na znakowanie, przechowywanie, ładowanie i rozładowywanie próbek bez degradacji.

Zapewnia to spójne śledzenie i powtarzalność w eksperymentach, szczególnie w przypadku badań starzenia i zmęczenia. Aby rozpocząć, podłącz sprężarkę powietrza do aerografu. Podłącz sprężarkę powietrza do odpowiedniego gniazdka elektrycznego i włącz ją.

Wewnątrz dygestorium, mając na sobie odpowiednie środki ochrony osobistej, napełnij aerograf alkoholem izopropylowym i wyczyść go kilka razy. Teraz umieść szablon na ręczniku papierowym w okapie. Trzymaj dyszę natryskową w odległości około 30 centymetrów od szablonu i rozpyl jedną warstwę kleju na szablon płynnym i ciągłym ruchem.

Odczekaj od 30 do 60 sekund, aż szablon stanie się lepki, ale nie będzie już mokry. Następnie umieść formę na ręczniku papierowym w dygestoriach i użyj czystych, nielateksowych rękawiczek, aby ostrożnie podnieść szablon, nie naruszając kleju. Umieść samoprzylepną stronę szablonu na formie i mocno przesuń jednym palcem po szablonie, aby go spłaszczyć, zapewniając równomierny kontakt z formą.

Następnie za pomocą taśmy malarskiej przyklej krawędzie szablonu do formy. W celu cyfrowej korelacji obrazu lub formy plamkowej DIC, umieść formę na ręczniku papierowym w okapie wyciągowym powierzchnią wnęki formy skierowaną do góry. Trzymaj dyszę natryskową w odległości około 30 centymetrów od formy i nałóż jedną warstwę środka do usuwania pleśni na formę płynnym, ciągłym ruchem.

Wewnątrz dygestorium użyj lejka lub małej łyżki, aby przenieść około 10 mililitrów drobnego proszku do probówki. Dodaj alkohol izopropylowy do probówki, aby uzyskać całkowitą objętość do 45 mililitrów. Zamknij probówkę i energicznie nią potrząśnij, aby wymieszać zawiesinę.

Teraz ponownie wstrząśnij przygotowaną zawiesiną, aby ponownie homogenizować zawartość i napełnij pojemnik aerografu, aż będzie wypełniony zawiesiną w 75%. Włącz sprężarkę powietrza i upewnij się, że ciśnienie powietrza jest ustawione w zakresie od 1.38 do 1.72 bara lub od 20 do 25 funtów na cal kwadratowy. Wewnątrz okapu wyciągowego ustaw formę z przyklejonym szablonem pod lekko odchylonym kątem pionowym i skieruj aerograf lekko na bok formy, aby upewnić się, że spray rozpocznie się przed dotarciem do formy.

Następnie delikatnie pociągnij spust aerografu do tyłu, aby rozpocząć natryskiwanie. Płynnie nałóż pierwszą warstwę zawiesiny, trzymając dyszę w odległości około 30 centymetrów od powierzchni i poruszając się ciągłym ruchem. Po nałożeniu pierwszej warstwy zwolnij spust aerografu i obserwuj powierzchnię pod kątem równomiernego rozprowadzenia zawiesiny drobnych cząstek.

W razie potrzeby nałóż dodatkowe warstwy na szablon i powierzchnię formy. Poczekaj, aż drobne cząstki będą widocznie suche przed wyjęciem szablonu i zapewnij minimalny czas schnięcia od 180 do 300 sekund. Następnie usuń taśmę malarską z górnej krótszej krawędzi formy i powoli pociągnij taśmę do góry, aby jednym płynnym ruchem odłączyć szablon od formy.

Po włączeniu sprężarki powietrza ustaw formę bez szablonu pod lekko odchylonym kątem pionowym, aby uzyskać prostopadłe natryskiwanie wewnątrz dygestoria. Aby przetestować aerograf, krótko ściśnij spust, jednocześnie rozpylając na zapasowy arkusz papieru. Upewnij się, że uzyskany wzór plamek jest przestrzennie losowy i ma odpowiedni rozmiar dla eksperymentalnej konfiguracji obrazowania.

Teraz przesuń spust nad formą, aby nałożyć wzór plamek na jej powierzchnię i odczekaj co najmniej 180 do 300 sekund, aż drobne cząstki będą widocznie suche. Na koniec zmontuj formę w ramach przygotowań do procesu formowania wtryskowego lub przechowuj je przez kilka dni przed formowaniem wtryskowym. Po utwardzeniu elastomerów silikonowych pleśnie można łatwo usunąć.

Wzory lub plamki początkowo natryskiwane na formy przenoszą się na gotową powierzchnię elastomeru z dużą dokładnością. Próbki stworzone do testów mechanicznych obejmowały różne geometrie, takie jak płytki, cylindry i sześciany z kontrastującymi wzorami siatki i plamek na przeciwległych powierzchniach, w tym białe płytki z czarnymi siatkami, czarne płytki z białymi siatkami i płytki z niebieskimi siatkami. Wzór, który przylega do próbki silikonu podczas utwardzania, może mieć dowolny kształt lub kolor.

Wzór nie odpada i może być wielokrotnie używany w dużych eksperymentach z deformacjami. Wzorce projektowe śledzenia optycznego obejmowały wzory siatki, rzadkie wzory plamek DIC i gęste wzory plamek dla różnych potrzeb pomiaru odkształceń. Cyfrowa analiza korelacji obrazu pod rosnącym globalnym obciążeniem wykazała postępujące lokalne przemieszczenia w kierunku pionowym, wizualizowane przez mapę cieplną z kolorami od czerwonego do niebieskiego.