Въведение
Частите, изработени от полимерни материали, намират широко приложение във всички области, в които намаляването на теглото и рентабилното производство играят решаваща роля. Въпреки че частите, изработени чрез шприцване на термопластични материали, се използват в автомобилната индустрия от десетилетия, търсенето на леки решения за съвременните автомобили продължава да нараства. Особено за разработването на електрически превозни средства и за намаляване на емисиите наCO2 се използват все повече автомобилни компоненти, изработени от леки материали.
Увеличеното използване на пластмаси налага необходимостта от средства за осигуряване на постоянно качество и стабилност на частите. Тук анализът на материалите играе важна роля. Механичните свойства на частите се влияят значително от много етапи на процеса. Например простото боядисване на пластмаса може да промени физичните ѝ свойства до такава степен, че в най-лошия случай тя да се повреди при излагане на разумно натоварване. Ето защо е важно да се гарантира постоянно качество на материалите по време на целия производствен процес, от началото до края. Методите за термичен анализ, като например диференциалната сканираща калориметрия (DSC), са идеални инструменти за подобни проблеми. В разглеждания тук случай компонент на корпуса, изработен от подсилен със стъклени влакна полиамид 6, показа крехкост в куката на клипсата по време на свързването с клипсовите съединения. По време на монтажа на частта клипсата се счупи. При такива повреди е от решаващо значение да се изследват всички потенциални влияещи фактори по цялата производствена верига.
Резултати от тестовете
DSC анализът на повредения детайл и контролния детайл на iO бързо идентифицира причината за повредата. Кривите на DSC са представени на фигура 1. За анализ на състава на материала винаги се оценяват кривите на2-ро нагряване, тъй като вече не са налице никакви ефекти от термичната история. Наред със стъкловидния преход на образеца при 50,9°C, контролната част (зелената крива) показва ендотерма на топене при 221°C с енталпия на топене 53,7 J/g (типична за чист PA 6). NiO частта (повредена) обаче показва осезаемо различно поведение, с пикова температура при 215°C и енталпия на топене 45,2 J/g.
Профилът на топене на частта от niO, показан в увеличен мащаб на фигура 2, също показва втори пик при 239°C. Резултатите от DSC измерванията показват, че материалът на повредената част вече не е чист полиамид 6, а по-скоро смес от полиамид 6 и полиамид 66. Тези два компонента могат да образуват евтектика, което обяснява изместването на температурата на топене от 221°C (чист PA 6) на 215°C (PA 6 + PA 66). Разликите между двата образеца могат да се видят и от различните им профили на кристализация по време на охлаждане (фигура 3.)
При DSC анализа кристализацията се наблюдава като екзотермичен ефект. Уголемената скала на фигура 4 показва още по-висока начална температура на кристализация на материала от iO частта - 217°C, в сравнение с 203°C за чистия PA6 образец. Площта на пика също е по-малка за iO частта.
Заключение
Този пример ясно показва, че съставът на материала оказва измеримо влияние върху свойствата на готовата част и че повредите могат да бъдат избегнати чрез използване на термичен анализ за контрол на качеството на суровината. Контролът на качеството може да се осъществи със сравнително малко усилия, като се използва термичен анализ с помощта на DSC.