压缩永久变形解释：它是什么、它是如何工作的以及解释图表

压缩形变描述了弹性体在压缩、热老化、负载释放和恢复后剩余的永久变形，该概念直接适用于橡胶密封件、硅胶垫片、热塑性聚氨酯 (TPU) 垫和泡沫垫。压缩永久变形以未恢复厚度相对于所施加的变形的百分比来测量，值越低表明弹性恢复越强。美国材料试验协会 (ASTM) D395 定义了常见的测试条件（25% 挠度、22 小时老化、70°C 至 150°C 以及标准实验室温度下 30 分钟的恢复期）。 100°C 时压缩永久变形为 12% 的橡胶化合物比相同条件下压缩永久变形为 40% 的橡胶化合物能更好地保持密封力。

压缩形变通过随时间变化的聚合物松弛、交联重排和热加速软化来发挥作用，从而减少持续压缩过程中储存的弹性能。通过读取 y 轴上的压缩永久变形百分比和 x 轴上的老化时间或老化温度，然后比较相同条件下的材料来解释压缩永久变形图。从 70°C 到 150°C 的陡峭曲线表示永久变形快速增长，而较平坦的曲线表示更好的回弹保持力。在 70°C 时从 15% 上升到 125°C 时的 35% 的垫片比在相同范围内保持在 20% 以下的垫片显示出更高的泄漏风险。

什么是压缩形变？

压缩永久变形是衡量弹性材料在去除压缩载荷后仍保留多少永久变形的标准化量度。该指标主要适用于弹性体和柔性聚合物（橡胶、硅胶、TPU、泡沫），因为这些材料依靠弹性恢复来实现功能性能。压缩永久变形对于实际零件很重要，因为它可以预测密封力的损失、隔振效果的降低以及配合的变化。低压缩形变适用于必须保持压力的垫圈和 O 形圈，而较高的压缩形变适用于可承受松弛的零件（垫片、缓冲器）。设计人员使用压缩永久变形数据来比较相似测试条件（应变、时间、温度）下的材料，然后选择能够保持回弹的化合物。实际示例包括管道密封件、汽车密封条和电子产品外壳垫圈。

如何理解压缩永久变形图？

要了解压缩永久变形图，请按照以下五个步骤操作。首先，将 y 轴确定为压缩永久变形百分比 (%)，并将较低的值解释为测试后较好的弹性恢复。其次，将 x 轴确定为老化时间（22 小时、70 小时、168 小时）或老化温度（70°C、100°C、150°C），并将较高的值视为更严格的测试暴露。第三，确认测试条件详细信息（ASTM D395、25% 偏转、30 分钟恢复），因为不同的偏转水平会改变基线值。第四，通过读取相同时间和温度下的百分比变化来比较材料曲线，然后根据目标使用条件下的最低压缩形变对材料进行排序。最后，将陡峭的向上斜率解释为更快的永久变形增长，并将更平坦的曲线解释为更好的长期密封力保持。

什么是压缩变形？

压缩变形是压缩测试期间应用的厚度减少，并以起始厚度的百分比形式报告。压缩变形设定了 ASTM D395 压缩形变测试中的应变水平，许多弹性体评估使用 25% 和 40% 的变形。压缩变形与压缩形变不同，因为变形描述了加载期间施加的挤压，而压缩形变描述了卸载和定义的恢复期后未恢复的厚度。较大的挠度水平会对弹性体网络施加更大的应变，并且通常会导致在相同老化条件（22 小时，70 °C 至 150 °C，30 分钟恢复）下测得的压缩形变更高。压缩变形用于表示垫圈、O 形圈、垫和隔振器中安装的挤压。设计人员选择挠度目标来匹配装配挤压，而压缩形变则量化老化后的回弹损失。

挠度与压缩永久变形有何不同？ 挠度与压缩形变不同，因为挠度是加载过程中所施加的厚度减少，而压缩形变是卸载和恢复后剩余的永久厚度损失。偏转充当控制输入，定义 ASTM D395 老化期间的挤压水平（25% 或 40%）。压缩形变作为恢复后（30 分钟）报告的测量输出。在相同时间和温度下，较高的挠度会增加内应变，并倾向于增加压缩永久变形。

如何测量压缩变形？

要测量压缩变形，请遵循五个步骤。首先，使用具有一致接触力的校准测厚仪测量初始样本厚度。其次，选择目标变形百分比（25% 或 40%），并根据初始厚度计算所需的压缩厚度。第三，将样品放置在具有平坦、平行压板的压缩夹具中，并施加压缩直至达到计算的厚度。第四，使用量块、垫片或在测试过程中锁定挠度水平的夹具挡块来验证压缩厚度。最后，记录挠度百分比、夹具类型、试样厚度和参考标准（ASTM D395），以确保可重复的压缩挠度控制。

压缩形变与 3D 打印有何关系？

压缩形变与 3D 打印相关，因为柔性打印聚合物（TPU、热塑性弹性体 (TPE)、类弹性体树脂）在持续负载下会失去厚度恢复能力，从而影响密封件、衬垫和阻尼功能。打印部件表现出与模制橡胶不同的行为，因为层界面和孔隙率会改变应力分布。

当打印设置产生空隙、层间粘合力低或填充不均匀时，打印弹性体的压缩形变会上升。松弛的印刷垫圈会失去密封力，从而增加泄漏风险。材料选择很重要，因为 TPU 牌号的硬度和回弹力各不相同，而树脂弹性体在受热时会发生蠕变。设计人员通过增加壁厚（2 毫米至 4 毫米）、选择更高质量的柔性长丝以及避免与 3D 打印压缩永久变形相关的 TPU 牌号的使用温度高于 60°C 至 80°C 来降低压缩永久变形风险。

压缩形变测试的重要性是什么？

压缩形变测试的重要性在于量化受控压缩后的永久变形的过程，可预测长期密封和缓冲性能。该测试很重要，因为弹性体失效是通过回弹损失逐渐发生的，而不是突然断裂。压缩形变数据支持 O 形圈、垫圈、振动支架和医用密封件的材料选择。测试确定了能够抵抗热老化、油暴露和持续负载的化合物。制造商使用测试结果来验证固化化学、填料负载和批次一致性。设计人员利用这些数据，选择能够保持接触压力的材料来降低保修风险。测试与暴露在高温下加速松弛的部件相关。

什么是 ASTM D395？

ASTM D395 是一种用于测量橡胶压缩形变的标准测试方法，该方法可量化弹性体样品在规定时间压缩、热老化、卸载并给予受控恢复间隔后的永久厚度损失。该标准规定了方法 A（恒定力）和方法 B（恒定挠度）压缩形变测试的样本类型（类型 1 和类型 2）、夹具配置和报告要求。许多常见的测试设置使用约 25% 或 40% 的挠度水平、22 小时或 70 小时等暴露时间，以及约 70 °C 至 150 °C 的烘箱温度，具体取决于材料规格。该程序记录初始厚度，使用垫片控制或夹具停止应用受控偏转，在老化过程中保持压缩，释放负载，并在定义的恢复期后测量恢复的厚度。压缩形变百分比是根据未恢复的厚度变化相对于所施加的挠度来计算的。 ASTM D395 支持弹性体的密封性能、回弹保持力和长期应力松弛行为的比较。

ASTM D395 是如何进行的？

要执行 ASTM D395，请遵循六个步骤。首先，准备具有标准化几何形状的橡胶样本，并使用校准的测厚仪记录初始厚度。其次，选择测试方法（方法 A，恒定力或方法 B，恒定挠度）并设置目标压缩挠度（25% 或 40%）。第三，将样品放置在平坦、平行压板之间的压缩夹具中，并使用垫片或夹具挡块施加压缩以锁定偏转。第四，在规定的温度（70°C、100°C、125°C 或 150°C）下将压缩样本老化规定的时间（22 小时或 70 小时）。第五，趁热将样品从夹具中取出，释放负载，并在标准实验室温度 (23°C) 下恢复规定的时间（30 分钟）。最后，测量最终厚度并根据未恢复的厚度变化相对于施加的挠度计算压缩永久变形百分比。

ASTM D395 对于材料选择重要吗？

是的，ASTM D395 对于材料选择很重要，因为压缩永久变形性能直接影响长期密封载荷和使用中的弹性恢复。 ASTM D395 为硫化橡胶和橡胶类材料（包括用于密封件和垫圈的许多弹性体系列）提供了一致的压缩永久变形测试方法。该标准定义了夹具方法、偏转水平（通常为 25% 或 40%）、热暴露持续时间（许多规格中为 22 小时或 70 小时）、暴露温度范围和恢复时间，支持有意义的化合物比较。在 100 °C 下以 10% 压缩形变测量的材料在 22 小时后比在相同条件下以 40% 压缩形变测量的材料保留更多的可恢复厚度。结果有助于估计垫片和 O 形圈的密封力损失以及持续压缩下垫的厚度损失。 ASTM D395 数据支持材料规格、供应商资格并降低压缩负载弹性体应用中的故障风险。

他们如何测量材料的压缩永久变形？

他们通过记录初始厚度、将样本压缩至规定的挠度、在热老化过程中将挠度保持规定的时间和温度、释放负载、允许规定的恢复间隔以及计算未恢复的厚度相对于施加的挠度的百分比来测量材料的压缩形变。 ASTM D395 是橡胶和弹性体压缩形变测试的通用标准，定义了方法 A 和方法 B 固定装置以及报告要求。样品制备使用具有平坦、平行面的模切样品或模制按钮，以减少厚度变化并提高可重复性。该测试使用带有刚性压板和垫片控制的压缩永久变形夹具来维持目标偏转水平，常见的偏转设置为 25% 或 40%，具体取决于方法和材料。老化在控温烘箱中进行，常见条件包括 70 °C 至 150 °C，持续 22 小时，某些规格可延长持续时间。在标准实验室温度下经过规定时间后测量恢复率，并根据恢复后的厚度损失计算最终压缩永久变形百分比。

什么是压缩测试仪？

压缩试验机是一种对材料试样施加受控压缩载荷或受控偏转以评估厚度变化、力响应和恢复后永久变形的测量装置。压缩测试仪设置使用平坦的平行压板、校准的力或位移控制系统以及分辨率为 0.01 毫米的测厚仪或位移传感器。操作首先测量初始样本厚度，施加规定的偏转（25% 或 40%）或规定的力，在受控温度（70°C 至 150°C）下保持该条件一段设定的时间（22 小时或 70 小时），然后在规定的恢复时间（30 分钟）后测量最终厚度。准确的结果需要压板对准在 0.05 毫米以内、润滑的接触表面以及可重复的样品放置以防止边缘负载。压缩测试仪支持橡胶、硅胶、EPDM、FKM 和 TPU 的 ASTM D395 压缩永久变形测试和压缩偏转力测试。

1。压缩永久变形A

压缩形变 A 是 ASTM D395 方法，测量恒定力下的压缩形变，其中指定的负载压缩橡胶样本，并在老化和恢复后测量最终的永久变形。方法 A 使用弹簧或力控制夹具来维持目标压缩力，而不是固定的厚度减少量。当安装的零件在负载下经历可变挤压而不是固定偏转时，使用该设置。一个实际的例子是橡胶垫或安装座，其具有持续的夹紧力，其厚度随负载和温度而略有变化。压缩永久变形 A 结果以原始厚度的百分比形式报告。

2。压缩永久变形B

压缩形变 B 是一种 ASTM D395 测试方法，用于评估弹性体在热老化过程中保持固定偏转后的永久变形。样品被压缩至规定的厚度减少量，并通过垫片或停止控制的固定装置机械地限制在目标偏转处。常见的挠度水平包括原始厚度的 25% 和 40%，具体取决于应用和材料类别。该方法与密封设计相一致，因为垫圈和 O 形圈在受控挤压而不是受控负载下工作。一个代表性案例包括将 O 形环在 100°C 下以 25% 的挠度保持 22 小时，卸载样本，允许定义的恢复间隔，并测量未恢复的厚度以计算压缩永久变形。当需要夹具控制和可重复偏转时，方法 B 广泛用于比较弹性体化合物。

哪些因素影响压缩永久变形？

影响压缩永久变形的因素有温度、压缩时间、压缩变形、材料成分、固化系统、填料包和使用环境。较高的老化温度会增加永久变形，当老化温度从 70°C 升至 150°C 22 小时时，弹性体表现出急剧更高的压缩形变。较长的负载时间会增加设定值，在相同温度下 70 小时产生的值高于 22 小时。较高的压缩变形会增加总变形，但对于大多数弹性体评估来说，压缩永久变形百分比通常是在标准化的 25% 变形下进行比较。材料成分的变化是通过聚合物类型、交联密度和增塑剂含量来设定的。固化系统会影响热稳定性，过氧化物固化的有机硅和 EPDM 在 150°C 时比硫磺固化系统保持更低的变形。填料和抗氧化剂通过减少老化过程中的氧化和断链来影响回弹。石油、燃料、臭氧和湿度会因聚合物网络的膨胀或降解而增加。

较高的压缩形变百分比意味着什么？

较高的压缩形变百分比意味着在去除压缩力后，材料明显保持扁平状态，这表明回弹能力较差。高值可减少垫圈和 O 形圈中的保留密封负载，并减少垫片和缓冲器中的剩余高度。在 100 °C 下以 35% 压缩形变测量的垫片显示出比在相同测试下以 12% 压缩形变测量的垫片更持久的厚度损失。减少的恢复厚度会降低接触压力，从而增加静态接头的泄漏风险。在 40% 压缩形变下测量的振动垫逐渐失去高度并将振动传递到组件中。高压缩永久变形与由热、氧化或流体暴露（油、燃料）驱动的更快的应力松弛相一致。

您应该避免在 3D 打印中使用高压缩永久变形材料吗？

是的，您应该在 3D 打印中避免使用高压缩永久变形材料。当零件必须在持续负载下保持密封力或弹簧般的回弹时，3D 打印中应避免使用高压缩形变材料。高定形印刷弹性体的厚度损失速度更快，因为在 25% 挠度持续压缩 22 小时期间，聚合物松弛与层界面效应相结合。热老化（70°C，22 小时 30 分钟恢复）后压缩形变为 35% 至 50% 的印刷 TPU 垫圈会比压缩形变低于 20% 的材料更快失去接触压力和泄漏。填充和孔隙率使问题变得更加严重，因为空隙会集中应力，并在 80% 至 95% 填充时将有效横截面减少 10% 至 30%。高于 60°C 的热暴露会加速 TPU 牌号的凝固。较低设定的柔性材料适合印刷密封件，而较高设定的材料适合保险杠和脚，其中厚度损失对 的影响较小 3D打印。

您应该选择更高还是更低的压缩形变？

是的，您应该选择更高或更低的压缩形变。  通过化合物选择、固化化学变化和加工控制来改善压缩永久变形。改进幅度取决于聚合物系列、交联系统和目标使用温度。交联优化通过提高网络稳定性来减少集合。与高温下较弱的固化系统相比，过氧化物固化可减少有机硅和 EPDM 的凝固。填料和添加剂的选择通过稳定聚合物主链以防止氧化来提高回弹性。加工改进和后固化可减少导致永久变形的空隙和固化梯度。材料替代仍然是最大的杠杆，因为 FKM 或硅酮在高温密封方面优于通用橡胶。在相同的 D395 条件下，实际的改进目标范围为降低 5% 到 15%。

你能提高材料的压缩永久变形吗？

是的，压缩形变可以通过化合物选择、固化化学变化和加工控制来改善。改进幅度取决于聚合物系列、交联系统和目标使用温度。交联优化通过提高网络稳定性来减少集合。与高温下较弱的固化系统相比，过氧化物固化可减少有机硅和 EPDM 的凝固。填料和添加剂的选择通过稳定聚合物主链以防止氧化来提高回弹性。工艺改进减少了空隙并减少了导致永久变形的固化梯度。材料替代仍然是最大的杠杆，因为 FKM 或硅酮在高温密封方面通常优于通用橡胶。在相同的 D395 条件下，实际的改进目标范围为降低 5% 到 15%。

橡胶的压缩永久变形是低还是高？

是的，橡胶具有低或高压缩形变，具体取决于化合物设计、固化化学和测试严格程度。通用橡胶混合物在 70°C 22 小时内的含量会从 15% 降至 35%。在相同条件下，优质密封剂的成本从 8% 下降到 20%。高热暴露会提高数值，因此 70°C 时额定值为 15% 的化合物在 125°C 时额定值超过 30%。低固位橡胶可保持 O 形圈和垫圈中的密封应力。高定型橡胶会失去回弹力，从而增加泄漏风险和厚度损失。选择取决于温度、油暴露情况和所需的使用寿命。

硅橡胶的压缩永久变形百分比是多少？

在 ASTM D395 类型条件下，硅橡胶的压缩永久变形百分比落在低到中等范围内，许多商业牌号在 100°C 和规定的恢复间隔下 22 小时后，在 25% 挠度下，压缩永久变形百分比下降到 10% 到 30% 左右，而更高性能的化合物则达到个位数。与许多通用弹性体相比，有机硅在高温下能更好地保持弹性，从而在热暴露后支持回弹。高温测试（125°C 至 175°C）突显了有机硅的稳定性，因为与烃基橡胶相比，聚合物主链可抵抗热降解。许多有机硅牌号的典型工作温度范围约为 -60 °C 至 230 °C，具体取决于配方和增强材料。低压缩形变有机硅化合物适合需要长期保持力的密封应用（烤箱垫圈、医用密封件、电子产品外壳）。较高压缩永久变形的有机硅化合物仍然适合热稳定性比回弹性能更重要的静态密封用途。

如何测量硅橡胶的压缩永久变形百分比？  

硅橡胶的压缩永久变形百分比是通过以下方式测量的：将测试样本加载到固定挠度，在热老化过程中保持挠度，移除负载，等待受控的恢复间隔，并计算永久厚度损失占原始挠度的百分比。 ASTM D395 提供了标准测试框架，并指定了影响结果的关键参数，包括样本尺寸、夹具类型、偏转水平、暴露温度、暴露持续时间以及方法 A 和方法 B 的恢复时间。厚度测量需要低力测量，因为硅橡胶在探头压力下屈服并使读数产生偏差。平行压板和正确的夹具对准可减少产生误导性恢复厚度的不均匀应变。恢复时间的选择会影响测量的回弹并改变报告的压缩永久变形值。完整的报告列出了 ASTM 方法、挠度百分比、老化温度、老化时间、恢复时间和最终压缩形变百分比。                                      

压缩形变和蠕变（变形）有什么区别？

压缩形变和蠕变变形之间的差异由载荷条件和测量端点定义。压缩形变测量材料在规定的时间和温度下压缩、卸载，然后给予受控恢复期后的永久厚度损失。蠕变测量在不卸载的情况下保持施加恒定应力或恒定载荷时随时间变化的应变增长。压缩永久变形主要关注弹性恢复损失，它直接影响垫片和O型圈的长期密封力。蠕变侧重于持续载荷下的渐进形状变化，这会影响承载零件和固定组件的尺寸稳定性。压缩形变测试应用固定的挠度，在老化过程中保持挠度，释放负载，并测量最终恢复的厚度。蠕变测试施加恒定的负载或应力并跟踪变形随时间的变化。性能风险有所不同，因为压缩永久变形与回弹损失相关，而长期尺寸漂移与蠕变（变形）相关。

为什么区分压缩永久变形和蠕变很重要？

区分压缩形变和蠕变非常重要，因为这两种特性预测弹性体和聚合物的不同失效模式。混乱会导致材料选择不正确和意外的功能丧失。密封失效与压缩形变关系更密切，因为回弹损失会降低长时间压缩后的接触压力。结构聚合物支架的失效与蠕变的关系更为密切，因为变形在恒定载荷下会增加。测试和规范不同，因此使用错误的指标会隐藏风险。清晰的区分提高了设计利润和质量控制。

混淆两者会导致材料失败吗？

是的，混淆两者会导致材料失败。造成混乱的原因是使用了错误的测试数据来预测真实的服务行为。误解会导致零件比预期更早地松弛、泄漏、变形或失去配合。仅使用初始弹性数据选择的垫片可能在负载下表现出较低的变形，但在热老化后仍会失去回弹，从而导致泄漏。

 使用压缩形变数据选择的塑料零件在卸载后可能会很好地反弹，但在持续应力下仍然会蠕变，从而导致尺寸漂移。正确的属性选择可降低保修风险并提高长期性能。

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