Almindelige årsager til fejl i termoplast til biler

Fejl i sprøjtestøbte termoplastdele forekommer i en lang række former. Ofte er det valgte materiale eller produktionsprocessen for dele og komponenter årsagen til problemet. Når defekte dele forlader maskinen, er det vigtigt at finde den underliggende årsag til fejlen for at kunne justere produktionsprocessen, materialet eller designet og undgå langsigtede omkostninger. De fleste termoplastiske fejl kan analyseres med instrumenter til termisk analyse. Vi har udvalgt to almindelige fejl i termoplast og viser, hvordan termisk analyse kan hjælpe med at bestemme årsagen til fejlen.

Case 1:

Brud på et radiodæksel ved lave temperaturer

Et radiodæksel, der var indbygget i en bils instrumentbræt, gik i stykker af ukendte årsager. Man kunne antage, at det forarbejdede materiale kan have været forurenet med andre stoffer, eller at der blev brugt en forkert polymersammensætning til at producere den ødelagte del. Derfor blev der i første omgang foretaget målinger med en NETZSCH DSC 214 Polyma for at finde årsagen til fejlen. Metoden er især velegnet til en første vurdering af årsagen til svigt, da den giver mange indblik i materialets egenskaber med en relativt lille indsats. Både en prøve fra en god del og en prøve fra den dårlige del blev udsat for et temperaturprogram i en N2-atmosfære med en opvarmningshastighed på 10 K/min. Figur 1 viser måleresultaterne. Over omgivelsestemperaturen viser de to prøver samme opførsel. Glasovergangstemperaturer og smeltetoppe forekommer ved samme temperatur. Den gode prøve har dog en anden glasovergang ved ca. - 58 °C, som mangler i den dårlige prøve. Den anden glasovergang i den gode prøve kan spores tilbage til en elastomerisk komponent, som giver bedre kuldefleksibilitet og slagstyrke. På grund af manglen på denne komponent i prøven af den dårlige del havde radiodækslet ikke den kuldefleksibilitet, det burde have haft, og gik derfor i stykker ved lave temperaturer.

Dette eksempel er en af mange anvendelser af differentialscanningskalorimetri til analyse af fejl i termoplastiske dele.

Case 2:

Brud på en termoplastisk del under StressStress defineres som et kraftniveau, der påføres en prøve med et veldefineret tværsnit. (Spænding = kraft/areal). Prøver med et cirkulært eller rektangulært tværsnit kan komprimeres eller strækkes. Elastiske materialer som gummi kan strækkes op til 5 til 10 gange deres oprindelige længde.stress

I polymerer kan der forekomme intensive processer med stofoverførsel. Gasser, organiske opløsningsmidler, farvestoffer og også fugt kan diffundere ind i eller gennem polymerer. Absorberet fugt ændrer imidlertid polymerernes egenskaber. Dette omfatter også en polymers mekaniske egenskaber, f.eks. modulet, som er et mål for modstanden mod elastisk deformation. Svigt af en termoplastisk del under 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 kan også relateres til optagelsen af fugt i materialet. En dynamisk mekanisk analysator udstyret med en fugtighedsgenerator kan hjælpe med at bestemme de mekaniske egenskaber ved forskellige fugtighedsniveauer. I figur 2 blev en prøve af polyamid 6 (PA) målt ved en frekvens på 1 Hz og en temperatur på 40 °C i spændingstilstand. Den relative luftfugtighed blev trinvist øget fra 0 % til 75 % over tid. Materialets stivhed (beskrevet ved lagringsmodulet E') blev målt i disse relative fugtighedstrin. Det er tydeligt, at materialets stivhed falder med stigningen i den relative luftfugtighed. Ved 50 % relativ luftfugtighed faldt lagringsmodulet med ca. 74 %.

Dette eksempel viser, hvor vigtigt det er at kende en polymers mekaniske egenskaber under driftsforhold i en bil og i forskellige klimaer. Derfor er det vigtigt at bruge termoplastiske materialer i konstruktionen af bildele og komponenter, der kan modstå forholdene. De to eksempler på almindelige årsager til svigt af termoplastiske materialer viser, at teknikker og instrumenter til termisk analyse kan hjælpe med at bestemme årsagerne til svigt.målinger med DSC 214 Polyma kan hjælpe med at besvare en lang række spørgsmål. Få flere oplysninger om differentialscanningskalorimetri her. Analyse af materialer med en DMA 242 E Artemis giver indsigt i temperaturafhængige viskoelastiske egenskaber som stivhed og dæmpningsadfærd. Få mere at vide om dynamisk mekanisk analyse her.