09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Análisis de fallos de piezas termoplásticas de automoción mediante DMA
Las piezas termoplásticas pueden fallar. Sin embargo, cuando lo hacen, la primera prioridad es Identify la causa raíz del fallo y eliminarla.
El análisis de fallos de piezas termoplásticas moldeadas por inyección requiere un alto nivel de conocimientos en ciencia de materiales, métodos de producción e instrumentación analítica. Existe una amplia gama de escenarios de fallo. Estos van desde el mal uso y las condiciones de servicio inadvertidas hasta los fallos de diseño, los problemas de moldeo, el EstrésLa tensión se define como un nivel de fuerza aplicado sobre una muestra con una sección transversal bien definida. (Esfuerzo = fuerza/área). Las muestras con sección transversal circular o rectangular pueden comprimirse o estirarse. Los materiales elásticos, como el caucho, pueden estirarse hasta 5 o 10 veces su longitud original.estrés, la sobrecarga y la degradación durante el uso.
NETZSCH Los instrumentos de análisis térmico son potentes herramientas para el análisis de fallos
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) puede responder a preguntas como las siguientes
- ¿Está el material contaminado con otro material?
- ¿Es correcta la especificación del proveedor sobre la composición del material para mi producto termoplástico?
- ¿Cuál es la Cristalinidad / Grado de cristalinidadLa cristalinidad se refiere al grado de orden estructural de un sólido. En un cristal, la disposición de los átomos o moléculas es coherente y repetitiva. Muchos materiales, como la vitrocerámica y algunos polímeros, pueden prepararse de forma que produzcan una mezcla de regiones cristalinas y amorfas.cristalinidad del material? ¿Existe posibilidad de Postcristalización (cristalización en frío)La postcristalización de los plásticos semicristalinos se produce principalmente a temperaturas elevadas y una mayor movilidad molecular por encima de la transición vítrea.postcristalización?
Elanálisis termogravimétrico (TGA) ayuda a encontrar respuestas para
- ¿Lleva el material la cantidad adecuada de cargas, plastificantes y modificadores?
- ¿Es el material térmicamente estable para soportar las temperaturas de servicio?
- ¿Ha absorbido agua el material?
El análisis termomecánico (TMA) puede responder a preguntas como las siguientes
- ¿Cambia el material sus dimensiones a temperaturas de funcionamiento?
- ¿Existe tensión residual en la pieza moldeada?
El Análisis Dinámico-Mecánico (AMD) también desempeña un papel importante a la hora de encontrar el motivo del fallo de una pieza. El uso del DMA da respuesta a preguntas como
- ¿Tiene el material las propiedades mecánicas requeridas a las temperaturas de funcionamiento?
- ¿Se degrada el material más rápido de lo esperado?
- ¿Pierde el material sus propiedades mecánicas debido a la interacción con líquidos?
En este artículo, profundizaremos en el análisis de fallos de piezas termoplásticas mediante DMA.
Causas comunes de fallo de piezas termoplásticas de automoción
Los fallos de las piezas termoplásticas moldeadas por inyección se presentan de muchas formas. A menudo, el material seleccionado o el proceso utilizado para fabricar piezas y componentes es la causa del problema. Siempre que se producen piezas defectuosas, es importante encontrar la causa del fallo para poder reajustar el proceso de producción, el material o el diseño y evitar costes a largo plazo.
Investigamos un fallo común de los termoplásticos y mostramos cómo el Análisis Dinámico-Mecánico puede ayudar a determinar la causa del fallo:
Rotura de una pieza termoplástica bajo tensión
En los polímeros, los gases, los disolventes orgánicos, los colorantes y también la humedad pueden difundirse en el material o a través de él. 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 (DMA) 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 lo importante que es conocer las propiedades mecánicas de un polímero en las condiciones de uso de un automóvil y en diferentes climas. Por lo tanto, es esencial utilizar materiales termoplásticos en el diseño de piezas y componentes de automoción que rindan lo suficiente en estas condiciones. Además, este ejemplo de una causa común de fallo de los materiales termoplásticos muestra cómo el análisis dinámico-mecánico puede ayudar a determinar las razones del fallo. 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 de fallos de piezas de plástico mediante el análisis dinámico-mecánico:
Inscríbase en nuestro seminario web del 16 de marzo
Jeffrey Jansen es un experto en análisis de fallos y hablará en esta entrevista con la Dra. Natalie Rudolph sobre su trabajo. Responderá a preguntas sobre los fallos más comunes, cómo una de las principales causas es la fluencia y cómo puede analizarse utilizando el Análisis Mecánico Dinámico.
Sesión 1: 10 - 11 AM CET / 5 PM CST
Sesión 2: 4 - 5 PM CET / 11 AM EDT
