09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Analýza poruch termoplastických dílů pro automobilový průmysl pomocí DMA
Termoplastické díly mohou selhat. Pokud se tak stane, je třeba v první řadě Identify zjistit příčinu poruchy a odstranit ji.
Analýza poruch vstřikovaných dílů z termoplastů vyžaduje vysokou úroveň odborných znalostí v oblasti materiálových věd, výrobních metod a analytických přístrojů. Existuje široká škála scénářů selhání. Ty sahají od nesprávného použití a neúmyslných provozních podmínek až po konstrukční vady, problémy s lisováním, namáhání, přetížení a degradaci během používání.
NETZSCH Přístroje pro termickou analýzu jsou výkonnými nástroji pro analýzu poruch
Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) dokáže odpovědět na otázky, jako je například
- Je materiál kontaminován jiným materiálem?
- Je specifikace dodavatele týkající se složení materiálu pro můj termoplastický výrobek správná?
- Jaká je Krystalinita / stupeň krystalinityKrystalinita označuje stupeň strukturního uspořádání pevné látky. V krystalu je uspořádání atomů nebo molekul konzistentní a opakující se. Mnoho materiálů, jako je sklokeramika a některé polymery, lze připravit tak, aby vznikla směs krystalických a amorfních oblastí. krystalinita materiálu? Existuje možnost postkrystalizace?
Termogravimetrická analýza (TGA) pomáhá najít odpovědi na tyto otázky
- Je materiál naplněn správným množstvím plniv, změkčovadel a modifikátorů?
- Je materiál tepelně stabilní, aby vydržel provozní teploty?
- Absorboval materiál vodu?
Termomechanická analýza (TMA) dokáže odpovědět na otázky, jako jsou
- Mění materiál své rozměry při provozních teplotách?
- Vzniklo ve výlisku zbytkové napětí?
Dynamicko-mechanická analýza (DMA) hraje také důležitou roli při hledání příčiny poruchy dílu. Použití DMA dává odpovědi na otázky, jako jsou
- Má materiál požadované mechanické vlastnosti při provozních teplotách?
- Degraduje materiál rychleji, než se očekávalo?
- Ztrácí materiál své mechanické vlastnosti v důsledku interakce s kapalinami?
V tomto článku se budeme hlouběji zabývat analýzou poruch termoplastických dílů pomocí DMA.
Běžné příčiny poruch termoplastových dílů v automobilovém průmyslu
Poruchy vstřikovaných termoplastických dílů mají mnoho podob. Často je příčinou problému zvolený materiál nebo proces použitý k výrobě dílů a součástí. Kdykoli se vyskytnou vadné díly, je důležité zjistit příčinu selhání, aby bylo možné upravit výrobní proces, materiál nebo konstrukci a vyhnout se tak dlouhodobým nákladům.
Prozkoumali jsme jednu běžnou poruchu termoplastů a ukázali, jak může dynamicko-mechanická analýza pomoci určit příčinu poruchy:
.
Porušení termoplastického dílu pod tlakem
V polymerech mohou do materiálu nebo skrz něj difundovat plyny, organická rozpouštědla, barviva a také vlhkost. Absorbovaná vlhkost však mění vlastnosti polymerů. To se týká i mechanických vlastností polymeru, např. modulu pružnosti, který je mírou odolnosti vůči pružné deformaci. Porucha termoplastického dílu pod napětím může souviset i s absorpcí vlhkosti do materiálu. Dynamický mechanický analyzátor (DMA) vybavený generátorem vlhkosti může pomoci stanovit 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 důležité je znát mechanické vlastnosti polymeru v podmínkách použití v automobilu a v různých klimatických podmínkách. Proto je nezbytné používat termoplastické materiály při konstrukci automobilových dílů a součástí, které mají v těchto podmínkách dostatečné vlastnosti. Tento příklad běžné příčiny poruch termoplastických materiálů navíc ukazuje, jak může dynamicko-mechanická analýza pomoci určit příčiny poruch. Analýza materiálů pomocí přístroje DMA 242 E Artemis umožňuje nahlédnout do viskoelastických vlastností závislých na teplotě, jako je tuhost a tlumicí chování.
Další informace o analýze poruch plastových dílů pomocí dynamicko-mechanické analýzy:
Přihlaste se na náš webinář 16. března!
Jeffrey Jansen je odborníkem na analýzu poruch a v tomto rozhovoru s Dr. Natalií Rudolphovou bude hovořit o své práci. Odpoví na otázky o nejčastějších poruchách, o tom, že jednou z hlavních příčin je tečení a jak jej lze analyzovat pomocí dynamicko-mechanické analýzy.
Sekce 1: 10 - 11 hodin středoevropského času / 17 hodin našeho času
Sekce 2: 16:00 - 17:00 CET / 11:00 EDT
