09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Fejlanalyse af termoplastiske dele til biler ved hjælp af DMA
Termoplastiske dele kan fejle. Men når de gør det, er førsteprioriteten at Identify årsagen til fejlen og at fjerne den.
Fejlanalyse af sprøjtestøbte termoplastdele kræver en høj grad af ekspertise inden for materialevidenskab, produktionsmetoder og analytiske instrumenter. Der findes en lang række fejlscenarier. De spænder fra forkert brug og utilsigtede serviceforhold til designfejl, støbeproblemer, 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, overbelastning og NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning under brug.
NETZSCH Instrumenter til termisk analyse er stærke værktøjer til fejlanalyse
Differential Scanning Calorimetry (DSC) kan besvare spørgsmål som
- Er materialet forurenet med et andet materiale?
- Er leverandørens specifikation af materialesammensætningen korrekt for mit termoplastiske produkt?
- Hvad er materialets Krystallinitet / Grad af krystallinitetKrystallinitet refererer til graden af strukturel orden i et fast stof. I en krystal er arrangementet af atomer eller molekyler konsekvent og gentagende. Mange materialer som f.eks. glaskeramik og nogle polymerer kan fremstilles på en sådan måde, at der dannes en blanding af krystallinske og amorfe områder. krystallinitet? Er der potentiale for efterkrystallisering?
Termogravimetrisk analyse (TGA) hjælper med at finde svar på
- Er materialet fyldt med den rigtige mængde fyldstoffer, blødgørere og modificeringsmidler?
- Er materialet termisk stabilt til at modstå brugstemperaturer?
- Har materialet absorberet vand?
Termomekanisk analyse (TMA) kan besvare spørgsmål som
- Ændrer materialet sine dimensioner ved driftstemperaturer?
- Var der restspænding i den støbte del?
Dynamisk-mekanisk analyse (DMA) spiller også en vigtig rolle, når man skal finde årsagen til, at en del svigter. Brug af DMA giver svar på spørgsmål som
- Har materialet de nødvendige mekaniske egenskaber ved driftstemperaturer?
- Nedbrydes materialet hurtigere end forventet?
- Mister materialet sine mekaniske egenskaber på grund af interaktion med væsker?
I denne artikel vil vi give en dybere indsigt i fejlanalysen af termoplastiske dele ved hjælp af DMA.
Almindelige årsager til svigt af termoplastiske dele til biler
Fejl på sprøjtestøbte termoplastiske dele kommer i mange former. Ofte er det det valgte materiale eller den proces, der bruges til at fremstille dele og komponenter, der er årsag til problemet. Når der opstår defekte dele, er det vigtigt at finde årsagen til fejlen, så produktionsprocessen, materialet eller designet kan justeres for at undgå langsigtede omkostninger.
Vi har undersøgt en almindelig fejl i termoplast og viser, hvordan dynamisk-mekanisk analyse kan hjælpe med at finde årsagen til fejlen:
Brud på en termoplastisk del under stress
I polymerer kan gasser, organiske opløsningsmidler, farvestoffer og også fugt diffundere ind i eller gennem materialet. Absorberet fugt ændrer imidlertid polymerernes egenskaber. Dette omfatter også de mekaniske egenskaber af en polymer, f.eks. modulet, som er et mål for modstanden mod elastisk deformation. Svigt af 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 kan også relateres til optagelsen af fugt i materialet. En dynamisk mekanisk analysator (DMA) 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 en relativ luftfugtighed på 50 % faldt lagringsmodulet med ca. 74 %.
Dette eksempel viser, hvor vigtigt det er at kende en polymers mekaniske egenskaber under de betingelser, der gælder for brug i en bil og i forskellige klimaer. Det er derfor vigtigt at bruge termoplastiske materialer i designet af bildele og komponenter, der fungerer tilstrækkeligt under disse forhold. Desuden viser dette eksempel på en almindelig årsag til svigt af termoplastiske materialer, hvordan dynamisk-mekanisk analyse kan hjælpe med at bestemme årsagerne til svigt. Analyse af materialer med en DMA 242 E Artemis giver indsigt i temperaturafhængige viskoelastiske egenskaber som stivhed og dæmpningsadfærd.
Lær mere om fejlanalyse af plastemner ved hjælp af dynamisk-mekanisk analyse:
Tilmeld dig vores webinar den 16. marts!
Jeffrey Jansen er ekspert i fejlanalyse og vil i dette interview med Dr. Natalie Rudolph fortælle om sit arbejde. Han vil svare på spørgsmål om de mest almindelige fejl, hvordan en af de vigtigste årsager er krybning, og hvordan det kan analyseres ved hjælp af dynamisk mekanisk analyse.
Session 1: 10 - 11 AM CET / 5 PM CST
Session 2: 16.00-17.00 CET/11.00 EDT
