沖擊、振動(dòng)和過(guò)熱對(duì)任何電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是一種威脅，因?yàn)樗鼈儠?huì)迅速導(dǎo)致系統(tǒng)故障。此外，操作時(shí)噪音過(guò)大會(huì)引起客戶投訴和過(guò)多的維修電話。此外，冷卻不良會(huì)增加成本。

　　振動(dòng)和噪音可能來(lái)自安裝不當(dāng)?shù)睦鋮s風(fēng)扇。維修面板和檢修口周?chē)目諝庑孤?huì)泄漏冷空氣，從而提高空氣溫度并降低通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的冷卻效率。由于機(jī)械共振，外殼可能會(huì)發(fā)出嘎嘎聲和振動(dòng)。

　　雖然噪音、振動(dòng)和溫度升高幾乎是不可避免的，但它們需要盡量減少。為此，設(shè)計(jì)師可以求助于吸能聚氨酯泡沫墊圈、保險(xiǎn)杠和阻尼器。然而，選擇正確的材料需要了解它們的主要特性和性能。

　　本文將著眼于設(shè)計(jì)師在選擇阻尼材料時(shí)需要考慮的關(guān)鍵特性，并以3M 的 ISOLOSS LS聚氨酯泡沫產(chǎn)品作為實(shí)際示例。本文將展示 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫產(chǎn)品如何用于保護(hù)最苛刻應(yīng)用中的關(guān)鍵設(shè)備，從而節(jié)省設(shè)計(jì)人員的時(shí)間和成本。

　　ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫

　　3M 的 ISOLOSS 材料是細(xì)孔、高密度聚氨酯泡沫。它們耐用且能吸收能量，具有低壓縮永久變形和一致的力偏轉(zhuǎn)，并且可在較寬的溫度范圍內(nèi)使用。它們有多種密度、厚度和形式，包括墊片條、圓形和方形，以及方形和矩形片材（圖 1）。

　　圖 1：3M ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫有多種有用的形狀可供選擇，可用作保險(xiǎn)杠、墊圈、隔振器和阻尼片。（圖片來(lái)源：3M）

　　除了提供多種形狀外，ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫還提供四種不同的密度：10 （160.2）、15 （80.1）、20 （320.4） 和 25 （400.5） 磅/立方英尺 （lb/ft） 3 ） （千克每立方米 （kg/m 3 ））。密度對(duì)于將聚氨酯泡沫與特定應(yīng)用相匹配很重要。所有這些泡沫產(chǎn)品的工作溫度范圍為 -40°C 至 +107°C（-40°F 至 228°F）。

　　聚氨酯泡沫用于三類(lèi)不同的應(yīng)用：墊片、緩沖和支撐以及能量控制。墊片需要能夠密封間隙、吸收機(jī)械沖擊和振動(dòng)，并在配合表面之間提供密封。風(fēng)扇和外殼之間的墊圈可提供隔振功能并提供密封以防止壓力損失。緩沖和支撐涉及將物體彼此隔離，例如門(mén)上的保險(xiǎn)杠關(guān)閉開(kāi)關(guān)以監(jiān)控門(mén)關(guān)閉。保險(xiǎn)杠緩沖開(kāi)關(guān)，減少門(mén)關(guān)閉的沖擊。較小的圓形和方形焊盤(pán)，例如LS-2506-PSA-1-CIRCLE-50PK或LS-2006-PSA-2-X2-50PK， 通常用于此類(lèi)應(yīng)用。能量控制包括通過(guò)沖擊或沖擊吸收和減振來(lái)減少機(jī)械能。

　　聚氨酯泡沫的主要特性

　　所有這些應(yīng)用都取決于泡沫保持其形狀并提供對(duì)壓縮它的物體的力的能力。衡量這些特性的兩種聚氨酯泡沫規(guī)格是抗壓縮永久變形性，通常稱為壓縮永久變形，以及壓縮力變形 （CFD）。

　　壓縮永久變形是持續(xù)壓縮后泡沫永久變形的量度。壓縮永久變形值低表明泡沫在反復(fù)或連續(xù)壓縮后將恢復(fù)到其原始厚度。根據(jù) ASTM D1667（柔性蜂窩材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范），3M ISOLOSS LS 泡沫在室溫下的壓縮變形小于 1%。

　　ASTM D3574 D 涵蓋了柔性多孔材料的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，規(guī)定了壓縮永久變形的測(cè)量。被測(cè)試的材料被壓縮到 50% 的厚度并長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫下。壓縮永久變形是壓縮后失去的原始厚度的百分比。

　　需要良好抗壓縮永久變形的典型應(yīng)用是空調(diào)的過(guò)濾器機(jī)架密封（圖 2）。

　　圖 2：具有低壓縮永久變形的 ISOLOSS LS 泡沫墊圈密封空調(diào)過(guò)濾器架的檢修門(mén)，在將過(guò)濾器固定到位的同時(shí)最大限度地減少空氣泄漏。（圖片來(lái)源：3M）

　　空氣過(guò)濾器架使用具有低壓縮變形的聚氨酯泡沫來(lái)密封過(guò)濾器外殼并將過(guò)濾器固定到位。當(dāng)過(guò)濾器被移除以進(jìn)行更換或清潔時(shí)，泡沫會(huì)膨脹回幾乎其全部厚度。低壓縮永久變形確保密封件繼續(xù)保持其性能，無(wú)論它被壓縮多長(zhǎng)時(shí)間。該應(yīng)用將使用像 3M 的LS-1025LM/PSA -0.75 英寸 （in.） x 180 in.-1RL 這樣的墊片泡沫。LS-1025LM/PSA 是一種 0.75 英寸寬、0.25 英寸厚的帶材，密度為 10 lb/ft 3 。這種柔軟的泡沫貼合過(guò)濾器并將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫瑫r(shí)仍能密封門(mén)開(kāi)口。

　　CFD 代表不同壓縮程度下泡沫的堅(jiān)固性。ASTM D3574C 通過(guò)將泡沫從其原始厚度的 100% 壓縮到 30%（即壓縮 10% 到 70%）來(lái)測(cè)試 CFD。當(dāng)泡沫被壓縮時(shí)，測(cè)量壓縮表面施加以將泡沫減小到特定厚度的力。重要的是要記住，這也是泡沫施加在壓縮表面上的力。圖 3 顯示了作為施加力函數(shù)的壓縮曲線。為每個(gè) ISOLOSS LS 泡沫密度提供了 CFD 表格和/或圖表，以便微調(diào)每個(gè)應(yīng)用的泡沫選擇過(guò)程。

　　圖 3：四種可用泡沫密度（10、15、20 或 25 （lb/ft 3 ））的一系列 CFD 圖?？梢酝ㄟ^(guò)使用更高密度的泡沫或增加壓縮來(lái)實(shí)現(xiàn)增加的力。（圖片來(lái)源： 3M）

　　考慮一個(gè)緩沖應(yīng)用，其中兩個(gè)表面必須通過(guò) 100 kPa （14.5 psi） 的壓力保持分開(kāi)。這可以使用壓縮到大約 16% 的 25 lb/ft 3泡沫、壓縮到大約 28% 的 20 lb/ft 3 、壓縮到大約 50% 的 15 lb/ft 3 或壓縮到 10 lb/ ft 3的泡沫來(lái)實(shí)現(xiàn)到 70% 左右。

　　減振和減噪

　　結(jié)構(gòu)阻尼是一種通過(guò)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)消除機(jī)械能的方法。阻尼材料使用強(qiáng)力粘合劑直接應(yīng)用于結(jié)構(gòu)表面（圖 4）。

　　圖 4：附著在表面上的 ISOLOSS LS 泡沫板可以提供噪音阻尼；它們與各種 3M 壓敏粘合劑兼容。（圖片來(lái)源：3M EAR 事業(yè)部）

　　這種自由層阻尼系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的形式。由于來(lái)自基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的彎曲應(yīng)力，阻尼材料的拉伸和壓縮導(dǎo)致能量消散。即使使用這個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，適當(dāng)設(shè)計(jì)的阻尼處理也可以產(chǎn)生顯著的效果，特別是對(duì)于可能降低 20 分貝（A 加權(quán)）（dBA）或更多的沖擊噪聲。阻尼材料有方形或矩形片材，以及圓形或方形貼片。這些片材可以進(jìn)行模切或激光切割，以便于 OEM 組裝，或作為維修改裝套件。為了有效，覆蓋范圍不必是全部的，只需 25% 的表面覆蓋率就可以實(shí)現(xiàn) 10 分貝或更多的沖擊噪聲降低。較大的片材形式，例如 3M 的LS-1506/PSA-5“x7”-10PK和LS-1006LM-PSA-12“x12”-6PK，可用于阻尼應(yīng)用。由于它們的柔韌性，這些泡沫適用于大多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

　　決定阻尼和降噪量的因素有四個(gè)：

　　基材的種類(lèi)和厚度。

　　阻尼材料在工作溫度和頻率下的厚度和特性。

　　阻尼材料厚度與基材厚度之比。

　　阻尼材料覆蓋的表面積百分比。

　　阻尼和振動(dòng)控制技術(shù)利用聚氨酯泡沫將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為低熱量的能力，從而降低噪音和振動(dòng)水平。ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫為這些應(yīng)用提供能量控制，即使在惡劣的環(huán)境中也能保持形狀并保持形狀、貼合和功能。

　　表 1 總結(jié)了四種可用密度的 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫的完整規(guī)格。除了壓縮永久變形阻力和壓縮力（負(fù)載）撓度的關(guān)鍵規(guī)格外，該表還列出了用于鑒定泡沫材料的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

　　表 1：顯示了 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫在四種可用密度下的典型特性。（圖片來(lái)源：3M）

　　結(jié)論

　　振動(dòng)、沖擊、噪音和極端溫度對(duì)于許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)都是現(xiàn)實(shí)，但正確的阻尼材料可以大大減輕它們的影響。如圖所示，3M 的 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫有多種形狀、密度和厚度，它們可以承受各種環(huán)境并提供較長(zhǎng)的使用壽命。它們適合用于密封開(kāi)口和減少振動(dòng)的墊片應(yīng)用。在緩沖和支撐應(yīng)用中，它們可以在固定子組件的同時(shí)減少?zèng)_擊和振動(dòng)。最后，在阻尼操作中，它們用于降低噪音。