Běžné příčiny selhání termoplastů v automobilovém průmyslu

Poruchy vstřikovaných dílů z termoplastů se vyskytují v široké škále forem. Příčinou problému je často zvolený materiál nebo výrobní proces dílů a součástí. Kdykoli vadné díly opustí stroj, je důležité najít základní příčinu selhání, aby bylo možné znovu upravit výrobní proces, materiál nebo konstrukci a vyhnout se dlouhodobým nákladům. Většinu poruch termoplastů lze analyzovat pomocí přístrojů pro termickou analýzu. Vybrali jsme dvě běžné poruchy termoplastů a ukázali, jak může termická analýza pomoci určit příčinu poruchy.

Případ 1:

Rozbití krytu rádia při nízkých teplotách

Kryt rádia zabudovaný do palubní desky automobilu se z neznámých důvodů rozbil. Lze předpokládat, že zpracovávaný materiál mohl být kontaminován jinými látkami nebo že k výrobě rozbitého dílu bylo použito nesprávné složení polymeru. Proto byla v prvním kroku provedena měření pomocí přístroje NETZSCH DSC 214 Polyma s cílem zjistit příčinu poruchy. Tato metoda je vhodná zejména pro první posouzení příčiny selhání, protože poskytuje mnoho poznatků o vlastnostech materiálu při relativně malém úsilí. Vzorek z dobrého dílu i vzorek ze špatného dílu byly podrobeny teplotnímu programu v atmosféře N2 při rychlosti ohřevu 10 K/min. Výsledky měření jsou uvedeny na obrázku 1. Nad okolní teplotou vykazují oba vzorky stejné chování. Teploty skelného přechodu a vrcholy tání se vyskytují při stejné teplotě. U dobrého vzorku se však vyskytuje druhý přechod skla při teplotě přibližně - 58 °C, který u špatného vzorku chybí. Druhý skelný přechod dobrého vzorku lze přičíst elastomerové složce, která zajišťuje lepší pružnost za studena a rázovou pevnost. Kvůli absenci této složky ve vzorku špatného dílu neměl kryt rádia pružnost za studena, kterou měl mít, a následně se při nízkých teplotách rozbil.

Tento příklad je jednou z mnoha aplikací diferenční skenovací kalorimetrie při analýze poruch termoplastických dílů.

Případ 2:

Porušení termoplastického dílu při namáhání

V polymerech může docházet k intenzivním procesům přenosu látek. Plyny, organická rozpouštědla, barviva a také vlhkost mohou difundovat do polymerů nebo skrz ně. Absorbovaná vlhkost však mění vlastnosti polymerů. To se týká i mechanických vlastností polymeru, např. modulu pružnosti, který je mírou odolnosti vůči pružné deformaci. S absorpcí vlhkosti do materiálu může souviset i selhání termoplastického dílu při namáhání. Dynamický mechanický analyzátor vybavený generátorem vlhkosti může pomoci určit mechanické vlastnosti při různých úrovních vlhkosti. Na obrázku 2 je vzorek polyamidu 6 (PA), který byl měřen při frekvenci 1 Hz a teplotě 40 °C v tahovém režimu. Relativní vlhkost byla v průběhu času postupně zvyšována z 0 % na 75 %. V těchto krocích relativní vlhkosti byla měřena tuhost (popsaná modulem skladovatelnosti E') materiálu. Je jasně patrné, že tuhost materiálu se s rostoucí relativní vlhkostí snižuje. Při relativní vlhkosti 50 % se Pružnost a modul pružnostiPružnost pryže nebo entropická pružnost popisuje odolnost jakéhokoli pryžového nebo elastomerového systému proti vnější deformaci nebo deformaci. modul skladovatelnosti snížil přibližně o 74 %.

Tento příklad ukazuje, jak je důležité znát mechanické vlastnosti polymeru v podmínkách provozu v automobilu a v různých klimatických podmínkách. V souladu s tím je nezbytné používat při konstrukci automobilových dílů a součástí termoplastické materiály, které těmto podmínkám odolávají. Dva příklady běžných příčin selhání termoplastických materiálů ukazují, že techniky a přístroje termické analýzy mohou pomoci určit příčiny selhání.měření pomocí přístroje DSC 214 Polyma může pomoci zodpovědět celou řadu otázek. Další informace o diferenční skenovací kalorimetrii získáte zde. Analýza materiálů přístrojem DMA 242 E Artemis poskytuje pohled na viskoelastické vlastnosti závislé na teplotě, jako je tuhost a tlumicí chování. Více informací o dynamické mechanické analýze naleznete zde.