Causas comunes de fallo de los termoplásticos en automoción

Los fallos de las piezas termoplásticas moldeadas por inyección aparecen de formas muy diversas. A menudo, el material seleccionado o el proceso de producción de las piezas y componentes son la causa del problema. Siempre que las piezas defectuosas salen de la máquina, es importante encontrar la causa subyacente del fallo para reajustar el proceso de producción, el material o el diseño y evitar costes a largo plazo. La mayoría de los fallos de los termoplásticos pueden analizarse con instrumentos de análisis térmico. Seleccionamos dos fallos comunes de los termoplásticos y mostramos cómo el análisis térmico puede ayudar a determinar la causa del fallo.

Caso 1:

Rotura de una cubierta de radio a bajas temperaturas

Una cubierta de radio incorporada al salpicadero de un automóvil se rompió por razones desconocidas. Cabía suponer que el material procesado podía estar contaminado con otras sustancias o que se había utilizado una composición de polímero incorrecta para fabricar la pieza rota. Por lo tanto, en un primer paso, se realizaron mediciones con un NETZSCH DSC 214 Polyma para encontrar la causa del fallo. Este método es especialmente adecuado para una primera evaluación de la causa del fallo, ya que proporciona muchos datos sobre las propiedades del material con relativamente poco esfuerzo. Tanto una muestra de una pieza buena como una muestra de la pieza defectuosa se sometieron a un programa de temperatura en una atmósfera de N2 a una velocidad de calentamiento de 10 K/min. La figura 1 muestra los resultados de las mediciones. Por encima de la temperatura ambiente, las dos muestras muestran el mismo comportamiento. Las temperaturas de transición vítrea y los picos de fusión se producen a la misma temperatura. Sin embargo, la muestra buena presenta una segunda transición vítrea a aproximadamente - 58°C que no se da en la muestra mala. La segunda transición vítrea de la muestra buena puede atribuirse a un componente elastomérico, que proporciona una mayor flexibilidad en frío y resistencia al impacto. Debido a la falta de este componente en la muestra de la pieza deficiente, la cubierta de la radio no tenía la flexibilidad en frío que debería haber tenido y, en consecuencia, se rompía a bajas temperaturas.

Este ejemplo es una de las muchas aplicaciones de la calorimetría diferencial de barrido en el análisis de fallos de piezas termoplásticas.

Caso 2:

Rotura de una pieza termoplástica bajo tensión

En los polímeros pueden producirse intensos procesos de transferencia de sustancias. Gases, disolventes orgánicos, colorantes y también la humedad pueden difundirse en los polímeros o a través de ellos. Sin embargo, la humedad absorbida modifica las propiedades de los polímeros. Esto incluye también las propiedades mecánicas de un polímero, por ejemplo, el módulo, que es una medida de la resistencia a la deformación elástica. El fallo de una pieza termoplástica sometida a tensión también puede estar relacionado con la absorción de humedad en el material. Un analizador mecánico dinámico equipado con un generador de humedad puede ayudar a determinar las propiedades mecánicas a diferentes niveles de humedad. En la figura 2, se midió una muestra de poliamida 6 (PA) a una frecuencia de 1 Hz y una temperatura de 40°C en modo de tensión. La humedad relativa se incrementó gradualmente del 0% al 75% a lo largo del tiempo. La rigidez (descrita por el módulo de almacenamiento E') del material se midió en estos pasos de humedad relativa. Se observa claramente que la rigidez del material disminuye con el aumento de la humedad relativa. Con una humedad relativa del 50%, el módulo de almacenamiento disminuyó aproximadamente un 74%.

Este ejemplo muestra la importancia de conocer las propiedades mecánicas de un polímero en condiciones de servicio en un automóvil y en diferentes climas. Los dos ejemplos de causas comunes de fallo de los materiales termoplásticos muestran que las técnicas e instrumentos de análisis térmico pueden ayudar a determinar las razones del fallo.la medición con el DSC 214 Polyma puede ayudar a responder una amplia variedad de preguntas. Obtenga más información sobre la Calorimetría Diferencial de Barrido aquí. El análisis de materiales con un DMA 242 E Artemis proporciona información sobre las propiedades viscoelásticas en función de la temperatura, como la rigidez y el comportamiento de amortiguación. Obtenga más información sobre el Análisis Mecánico Dinámico aquí.