الأسباب الشائعة لفشل اللدائن الحرارية للسيارات

يظهر تعطل الأجزاء المقولبة بالحرارة المصبوبة بالحقن في مجموعة واسعة من الأشكال. غالبًا ما تكون المادة المختارة أو عملية إنتاج الأجزاء والمكونات هي سبب المشكلة. عندما تخرج الأجزاء المعيبة من الماكينة، من المهم العثور على السبب الكامن وراء الفشل من أجل إعادة ضبط عملية الإنتاج أو المواد أو التصميم وتجنب التكاليف طويلة الأجل. يمكن تحليل معظم أعطال اللدائن الحرارية باستخدام أجهزة التحليل الحراري. اخترنا اثنين من الأعطال الشائعة في اللدائن الحرارية ونوضح كيف يمكن أن يساعد التحليل الحراري في تحديد سبب الفشل.

الحالة 1:

كسر غطاء الراديو عند درجات حرارة منخفضة

انكسر غطاء راديو مدمج في لوحة عدادات السيارات لأسباب غير معروفة. يمكن للمرء أن يفترض أن المادة المعالجة ربما تكون ملوثة بمواد أخرى أو أنه تم استخدام تركيبة بوليمر خاطئة لإنتاج الجزء المكسور. ولذلك، في خطوة أولى، تم إجراء قياسات باستخدام جهاز NETZSCH DSC 214 Polymaلمعرفة سبب الكسر. وتعد هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لإجراء تقييم أولي لسبب الفشل لأنها تعطي العديد من الرؤى حول خصائص المادة بجهد قليل نسبيًا. تم إخضاع عينة من الجزء الجيد وعينة من الجزء الرديء لبرنامج درجة الحرارة في جو N2 بمعدل تسخين 10 كلفن/دقيقة. يوضح الشكل 1 نتائج القياس. فوق البيئة المحيطة، تُظهر العينتان نفس السلوك. تحدث درجات حرارة الانتقال الزجاجي وقمم الذوبان عند درجة الحرارة نفسها. ومع ذلك، تحتوي العينة الجيدة على انتقال زجاجي ثانٍ عند حوالي - 58 درجة مئوية مفقود في العينة الرديئة. يمكن إرجاع الانتقال الزجاجي الثاني للعينة الجيدة إلى مكون مرن يوفر مرونة باردة وقوة تأثير أفضل. نظرًا لعدم وجود هذا المكون في عينة الجزء الرديء، لم يكن الغطاء اللاسلكي يتمتع بالمرونة الباردة التي كان ينبغي أن يتمتع بها، وبالتالي انكسر عند درجات حرارة منخفضة.

هذا المثال هو أحد التطبيقات العديدة للقياس الحراري بالمسح التفاضلي في تحليل فشل الأجزاء البلاستيكية الحرارية.

الحالة 2:

كسر جزء لدن بالحرارة تحت الضغط

في البوليمرات، يمكن أن تحدث عمليات مكثفة لانتقال المواد. يمكن أن تنتشر الغازات والمذيبات العضوية والملونات وكذلك الرطوبة في البوليمرات أو من خلالها. ومع ذلك، فإن الرطوبة الممتصة تغير خصائص البوليمرات. ويشمل ذلك أيضًا الخواص الميكانيكية للبوليمر، على سبيل المثال، المعامل، وهو مقياس لمقاومة التشوه المرن. يمكن أن يرتبط فشل جزء من اللدائن الحرارية تحت الضغط أيضًا بامتصاص الرطوبة في المادة. يمكن لمحلل ميكانيكي ديناميكي مزود بمولد رطوبة أن يساعد في تحديد الخواص الميكانيكية عند مستويات مختلفة من الرطوبة. في الشكل 2، تم قياس عينة من البولي أميد 6 (PA) بتردد 1 هرتز ودرجة حرارة 40 درجة مئوية في وضع الشد. تمت زيادة الرطوبة النسبية تدريجياً من 0% إلى 75% بمرور الوقت. تم قياس الصلابة (الموصوفة بمعامل التخزين E') للمادة في خطوات الرطوبة النسبية هذه. من الواضح أن صلابة المادة تنخفض مع زيادة الرطوبة النسبية. عند 50٪ رطوبة نسبية، انخفض معامل التخزين بنسبة 74٪ تقريبًا.

يوضح هذا المثال أهمية معرفة الخواص الميكانيكية للبوليمر في ظل ظروف الخدمة في السيارة وفي مناخات مختلفة. وبناءً على ذلك، من الضروري استخدام المواد البلاستيكية الحرارية في صناعة قطع غيار السيارات والمكونات التي يمكنها تحمل الظروف. يوضح المثالان السابقان للأسباب الشائعة لفشل المواد البلاستيكية الحرارية أن تقنيات وأدوات التحليل الحراري يمكن أن تساعد في تحديد أسباب الفشل.يمكن أن يساعد القياس باستخدام جهاز المسح الضوئي التفاضليDSC 21 4 Polyma في الإجابة عن مجموعة متنوعة من الأسئلة. احصل على مزيد من المعلومات حول المسح الضوئي التفاضلي للمواد هنا. يقدم تحليل المواد باستخدام جهاز DMA 242 E Artemis رؤى حول الخصائص اللزوجة المرنة المعتمدة على درجة الحرارة مثل الصلابة وسلوك التخميد. تعرف على المزيد عن التحليل الميكانيكي الديناميكي هنا.