Introduktion
Dele fremstillet af polymermaterialer anvendes i vid udstrækning inden for alle områder, hvor vægtreduktion og omkostningseffektiv produktion spiller en afgørende rolle. Selvom sprøjtestøbte dele af termoplastiske materialer har været brugt i bilindustrien i årtier, fortsætter efterspørgslen efter letvægtsløsninger til moderne biler med at stige. Især i forbindelse med udviklingen af elbiler og for at sænkeCO2-udledningen bruges der flere og flere bilkomponenter lavet af lette materialer.
Den øgede brug af plast gør det nødvendigt at sikre en ensartet kvalitet og stabilitet af delene. Her spiller materialeanalyse en stor rolle. Delenes mekaniske egenskaber påvirkes i høj grad af mange procestrin. For eksempel kan blot det at male et plastmateriale ændre dets fysiske egenskaber i en sådan grad, at det i værste fald vil svigte, når det udsættes for en rimelig StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning. Derfor er det vigtigt at garantere en konstant materialekvalitet gennem hele fremstillingsprocessen, fra start til slut. Termiske analysemetoder som f.eks. differential scanning calorimetry (DSC) er ideelle værktøjer til problemer som disse. I dette tilfælde viste en huskomponent fremstillet af glasfiberforstærket polyamid 6 skørhed ved clipskrogen under forbindelsen med clipssamlingerne. Under installationen af delen knækkede clipsen. Ved sådanne fejl er det afgørende at undersøge alle potentielle påvirkningsfaktorer i hele produktionskæden.
Testresultater
DSC-analyse af den beskadigede del og en iO-kontroldel identificerede hurtigt årsagen til fejlen. DSC-kurverne er vist i figur 1. Til analyse af materialesammensætningen evalueres altid de2. varmekurver, da eventuelle effekter af den termiske historie ikke længere er til stede. Sammen med prøvens glasovergang ved 50,9 °C viste kontroldelen (grøn kurve) en smelteendoterm ved 221 °C med en smelteentalpi på 53,7 J/g (typisk for ren PA 6). NiO-delen (beskadiget) viste imidlertid en målbart anderledes opførsel med en spidstemperatur på 215 °C og en entalpi på 45,2 J/g.
Smelteprofilen for niO-delen, der er vist på en forstørret skala i figur 2, viser også en anden top ved 239 °C. Resultaterne af DSC-målingerne viser, at materialet i den beskadigede del ikke længere er rent polyamid 6, men snarere en blanding af polyamid 6 og polyamid 66. Disse to komponenter kan danne et eutektikum, hvilket forklarer skiftet i smeltetemperaturen fra 221 °C (ren PA 6) til 215 °C (PA 6 + PA 66). Forskellene mellem de to prøver kan også ses ud fra deres forskellige krystalliseringsprofiler under afkøling (figur 3)
I DSC-analysen observeres KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering som en EksotermEn prøveovergang eller en reaktion er eksoterm, hvis der udvikles varme.eksoterm effekt. Den forstørrede skalering i figur 4 viser desuden en højere begyndelsestemperatur for KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering af materialet fra iO-delen ved 217 °C sammenlignet med 203 °C for den rene PA6-prøve. Toppens areal er også mindre for iO-delen.
Konklusion
Dette eksempel viser tydeligt, at materialesammensætningen har en målbar indflydelse på egenskaberne af en færdig del, og at fejl kan undgås ved at bruge termisk analyse til at overvåge råmaterialets kvalitet. Kvalitetskontrol kan udføres med en relativt lille indsats ved hjælp af termisk analyse ved hjælp af DSC.