为什么硅胶按键回弹小于荷重,荷重曲线能量损耗

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摘要

硅胶按键因为其原材料是高分子有机硅胶,毋庸置疑,也是和其他高分子材料一样,在受力的过程中吸收能量。同时,因为其荷重壁在受压折弯或者释放压力回弹时,内部分子之间产生摩擦,造成能量的损耗。

恒昌硅胶在之前用一系列的文章介绍硅胶按键的荷重曲线,相信许多朋友在看过文章,或者刚开始接触硅胶按键荷重曲线的时候都会有个疑问:按常理,硅胶按键的回弹力应该要和荷重值保持一致才对,可是为什么硅胶按键的回弹力总是要小于硅胶按键的荷重(PF)?这里面就会涉及到一个今天要和大家分享的因素——荷重曲线的能量损耗。

所谓能量损耗是变形周期中损失的能量与材料体积之比。亦称之为单位阻尼能。是由于高分子材料具有一定的黏弹性,当受外力发生变形的时候,并不是完全的弹性变形,而伴随着发生塑性变形。在发生塑性变形时,由于分子间或晶面间的滑移,摩擦生热等耗去了能量,因此不能使原加的能量完全以形变能贮存,并在恢复过程中释放。失去的那部分能量就属于能量损耗。

硅胶按键因为其原材料是高分子有机硅胶,毋庸置疑,也是和其他高分子材料一样,在受力的过程中吸收能量。同时,因为其荷重壁在受压折弯或者释放压力回弹时,内部分子之间产生摩擦,造成能量的损耗。
如此,我们也就不难理解,在硅胶按键的荷重曲线中,荷重曲线与回弹曲线都是不重叠的,更准确说应该是回弹曲线总是要低于荷重曲线。

为什么硅胶按键回弹小于荷重,荷重曲线能量损耗

硅胶按键荷重损耗

如上图所示,在荷重曲线图中,PF表示其峰值荷重,MF表示其峰值回弹力,两条曲线之间的面积就是其损失的能量。

如果要计算出这部分的面积挺不方便,也会挺复杂的,因此,我们在计算硅胶按键的能量损耗通常以一个公式来算出其能量损耗比例:能量损耗=(PF-MF)÷PF×100%

那么,根据恒昌硅胶在之前从荷重壁角度荷重壁厚度荷重壁长度原料硬度Key尺寸按键行程等,向大家总结的一系列影响荷重曲线的因素,我们又总结出影响硅胶按键能量损耗的3个关键因素。

  • 1、硅胶原材料:不同硅胶原料的吸能程度并不相同,在大部分的原料规格书或者MSDS中都会有数据说明。而且,硬度越高的原料,其能量损耗会越高;
  • 2、硅胶按键的结构或者模具的结构:斜壁的角度越大,其能量损耗会越高。因此,如果斜壁设计不合理,也是能量损耗的主要因素。反过来,当我们看到硅胶按键能量损耗过大时,也需要从斜壁设计上查找原因。
  • 3、荷重值PF大小:荷重值越高,其按键的能量损耗也会越大。啊?!为什么会这样?很简单,调高荷重值大概有三个方法:提升硬度、加厚斜壁、加大斜壁角度。OK,看看上面的1、2两点,是不是全部都占了!
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