09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Ανάλυση αστοχίας θερμοπλαστικών εξαρτημάτων αυτοκινήτων μέσω DMA
Τα θερμοπλαστικά εξαρτήματα μπορεί να αποτύχουν. Ωστόσο, όταν αυτό συμβαίνει, η πρώτη προτεραιότητα είναι να εντοπιστεί η αιτία της αποτυχίας και να εξαλειφθεί.
Η ανάλυση αστοχίας των θερμοπλαστικών εξαρτημάτων χύτευσης με έγχυση απαιτεί υψηλό επίπεδο εμπειρογνωμοσύνης στην επιστήμη των υλικών, στις μεθόδους παραγωγής και στα αναλυτικά όργανα. Υπάρχει ένα ευρύ φάσμα σεναρίων αστοχίας. Αυτά κυμαίνονται από κακή χρήση και ακούσιες συνθήκες λειτουργίας έως σφάλματα σχεδιασμού, προβλήματα χύτευσης, καταπόνηση, υπερφόρτωση και υποβάθμιση κατά τη χρήση.
NETZSCH Τα όργανα θερμικής ανάλυσης είναι ισχυρά εργαλεία για την ανάλυση βλαβών
Ηδιαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) μπορεί να απαντήσει σε ερωτήσεις όπως
- Είναι το υλικό μολυσμένο με άλλο υλικό
- Είναι οι προδιαγραφές του προμηθευτή για τη σύνθεση του υλικού σωστές για το θερμοπλαστικό προϊόν μου
- Ποια είναι η κρυσταλλικότητα του υλικού Υπάρχει πιθανότητα μετακρυστάλλωσης
Ηθερμοβαρυτομετρική ανάλυση (TGA) βοηθά στην εύρεση απαντήσεων για
- Είναι το υλικό πληρωμένο με τη σωστή ποσότητα πληρωτικών, πλαστικοποιητή και τροποποιητών
- Είναι το υλικό θερμικά σταθερό ώστε να αντέχει σε θερμοκρασίες λειτουργίας
- Το υλικό απορρόφησε νερό
Ηθερμομηχανική ανάλυση (TMA) μπορεί να απαντήσει σε ερωτήσεις όπως
- Αλλάζει το υλικό τις διαστάσεις του σε θερμοκρασίες λειτουργίας
- Υπήρχαν υπολειμματικές τάσεις στο χυτευμένο τεμάχιο
ΗΔυναμική-Μηχανική Ανάλυση (ΔΜΑ ) παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην εύρεση της αιτίας της αστοχίας ενός εξαρτήματος. Η χρήση της DMA δίνει απαντήσεις σε ερωτήματα όπως
- Έχει το υλικό τις απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες σε θερμοκρασίες λειτουργίας
- Υποβαθμίζεται το υλικό γρηγορότερα από το αναμενόμενο
- Χάνει το υλικό τις μηχανικές του ιδιότητες λόγω της αλληλεπίδρασης με υγρά
Σε αυτό το άρθρο, θα παράσχουμε βαθύτερη κατανόηση της ανάλυσης αστοχίας θερμοπλαστικών εξαρτημάτων μέσω της DMA.
Συνήθεις αιτίες αστοχίας θερμοπλαστικών εξαρτημάτων αυτοκινήτων
Η αστοχία των θερμοπλαστικών εξαρτημάτων που μορφοποιούνται με έγχυση εμφανίζεται με πολλές μορφές. Συχνά, το υλικό selected ή η διαδικασία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων και μερών είναι η αιτία του προβλήματος. Κάθε φορά που εμφανίζονται ελαττωματικά εξαρτήματα, είναι σημαντικό να βρεθεί η αιτία της αποτυχίας, ώστε η διαδικασία παραγωγής, το υλικό ή ο σχεδιασμός να αναπροσαρμοστούν για να αποφευχθεί το μακροπρόθεσμο κόστος.
Διερευνήσαμε μια συνηθισμένη αστοχία των θερμοπλαστικών και δείξαμε, πώς η Δυναμική-Μηχανική Ανάλυση μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό της αιτίας της αστοχίας:
Θραύση ενός θερμοπλαστικού εξαρτήματος υπό πίεση
Στα πολυμερή, τα αέρια, οι οργανικοί διαλύτες, οι χρωστικές ουσίες αλλά και η υγρασία μπορούν να διαχέονται μέσα ή μέσα από το υλικό. Ωστόσο, η απορροφημένη υγρασία αλλάζει τις ιδιότητες των πολυμερών. Αυτό περιλαμβάνει και τις μηχανικές ιδιότητες ενός πολυμερούς, π.χ. το μέτρο ελαστικότητας, το οποίο είναι ένα μέτρο της αντίστασης στην ελαστική παραμόρφωση. Η αστοχία ενός θερμοπλαστικού εξαρτήματος υπό πίεση μπορεί επίσης να σχετίζεται με την πρόσληψη υγρασίας στο υλικό. Ένας δυναμικός μηχανικός αναλυτής (DMA) εξοπλισμένος με γεννήτρια υγρασίας μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων σε διαφορετικά επίπεδα υγρασίας.
Στο σχήμα 2, ένα δείγμα πολυαμιδίου 6 (PA) μετρήθηκε σε συχνότητα 1 Hz και θερμοκρασία 40°C σε λειτουργία εφελκυσμού. Η σχετική υγρασία αυξήθηκε σταδιακά από 0% σε 75% με την πάροδο του χρόνου. Η δυσκαμψία (που περιγράφεται από το μέτρο αποθήκευσης E') του υλικού μετρήθηκε σε αυτά τα βήματα σχετικής υγρασίας. Είναι σαφώς ορατό ότι η δυσκαμψία του υλικού μειώνεται με την αύξηση της σχετικής υγρασίας. Σε σχετική υγρασία 50%, το μέτρο αποθήκευσης μειώθηκε κατά περίπου 74%.
Το παράδειγμα αυτό δείχνει πόσο σημαντικό είναι να γνωρίζουμε τις μηχανικές ιδιότητες ενός πολυμερούς υπό τις συνθήκες χρήσης σε ένα αυτοκίνητο και σε διαφορετικά κλίματα. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούνται θερμοπλαστικά υλικά στο σχεδιασμό εξαρτημάτων και στοιχείων αυτοκινήτων που να έχουν ικανοποιητικές επιδόσεις υπό αυτές τις συνθήκες. Επιπλέον, αυτό το παράδειγμα μιας συνηθισμένης αιτίας αστοχίας των θερμοπλαστικών υλικών δείχνει πώς η δυναμική-μηχανική ανάλυση μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό των αιτιών αστοχίας. Η ανάλυση υλικών με ένα DMA 242 E Artemis παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις ιξωδοελαστικές ιδιότητες που εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, όπως η συμπεριφορά δυσκαμψίας και απόσβεσης.
Μάθετε περισσότερα για την ανάλυση αστοχίας πλαστικών εξαρτημάτων με τη χρήση της Δυναμικής-Μηχανικής Ανάλυσης:
arch, 16!
ΟJeffrey Jansen είναι ειδικός στην ανάλυση αστοχίας και θα μιλήσει σε αυτή τη συνέντευξη με τη Δρ Natalie Rudolph για τη δουλειά του. Θα απαντήσει σε ερωτήσεις σχετικά με τις πιο συνηθισμένες αστοχίες, πώς μία από τις σημαντικότερες αιτίες είναι ο ερπυσμός και πώς μπορεί να αναλυθεί με τη χρήση της Δυναμικής-Μηχανικής Ανάλυσης.
Συνεδρία 1: 10 - 11 π.μ. CET / 5 μ.μ. CST
Συνεδρία 2: 4 - 5 PM CET / 11 AM EDT
