Causes courantes de défaillance des thermoplastiques automobiles

Les défaillances des pièces thermoplastiques moulées par injection se présentent sous des formes très diverses. Souvent, le matériau sélectionné ou le processus de production des pièces et des composants sont à l'origine du problème. Lorsque des pièces défectueuses quittent la machine, il est important de trouver la cause sous-jacente de la défaillance afin de réajuster le processus de production, le matériau ou la conception et d'éviter les coûts à long terme. La plupart des défaillances des thermoplastiques peuvent être analysées à l'aide d'instruments d'analyse thermique. Nous avons sélectionné deux défaillances courantes de thermoplastiques et montré comment l'analyse thermique peut aider à déterminer la cause de la défaillance.

Cas 1 :

Rupture d'un couvercle de radio à basse température

Un couvercle de radio incorporé dans un tableau de bord automobile s'est cassé pour des raisons inconnues. On peut supposer que le matériau traité a pu être contaminé par d'autres substances ou qu'une mauvaise composition de polymère a été utilisée pour produire la pièce cassée. C'est pourquoi, dans un premier temps, des mesures ont été effectuées à l'aide d'un NETZSCH DSC 214 Polyma afin de trouver la cause de la défaillance. La méthode est particulièrement adaptée à une première évaluation de la raison de la défaillance, car elle donne de nombreuses indications sur les propriétés du matériau avec relativement peu d'efforts. Un échantillon d'une bonne pièce et un échantillon de la mauvaise pièce ont été soumis à un programme de température dans une atmosphère de N2 à une vitesse de chauffage de 10 K/min. La figure 1 montre les résultats des mesures. Au-dessus de la température ambiante, les deux échantillons présentent le même comportement. Les températures de transition vitreuse et les pics de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion se produisent à la même température. Cependant, le bon échantillon présente une seconde transition vitreuse à environ - 58°C qui n'existe pas dans le mauvais échantillon. La seconde transition vitreuse du bon échantillon peut être attribuée à un composant élastomère, qui offre une meilleure flexibilité à froid et une meilleure résistance aux chocs. En raison de l'absence de ce composant dans l'échantillon de la mauvaise pièce, le couvercle de la radio n'a pas eu la flexibilité à froid qu'il aurait dû avoir et, par conséquent, s'est cassé à basse température.

Cet exemple est l'une des nombreuses applications de la calorimétrie différentielle à balayage dans l'analyse des défaillances des pièces thermoplastiques.

Cas 2 :

Rupture d'une pièce thermoplastique sous contrainte

Dans les polymères, des processus intensifs de transfert de substances peuvent se produire. Les gaz, les solvants organiques, les colorants et l'humidité peuvent se diffuser dans ou à travers les polymères. Cependant, l'humidité absorbée modifie les propriétés des polymères. Cela concerne également les propriétés mécaniques d'un polymère, par exemple le module, qui est une mesure de la résistance à la déformation élastique. La défaillance d'une pièce thermoplastique sous contrainte peut également être liée à l'absorption d'humidité dans le matériau. Un analyseur mécanique dynamique équipé d'un générateur d'humidité peut aider à déterminer les propriétés mécaniques à différents niveaux d'humidité. Dans la figure 2, un échantillon de polyamide 6 (PA) a été mesuré à une fréquence de 1 Hz et à une température de 40°C en mode tension. L'humidité relative a été augmentée progressivement de 0 % à 75 % au fil du temps. La rigidité (décrite par le module de stockage E') du matériau a été mesurée au cours de ces étapes d'humidité relative. Il est clairement visible que la rigidité du matériau diminue avec l'augmentation de l'humidité relative. À 50 % d'humidité relative, le module de stockage a diminué d'environ 74 %.

Cet exemple montre l'importance de connaître les propriétés mécaniques d'un polymère dans les conditions d'utilisation d'une voiture et sous différents climats. En conséquence, il est essentiel d'utiliser des matériaux thermoplastiques dans la construction de pièces et de composants automobiles qui peuvent résister à ces conditions. Les deux exemples de causes courantes de défaillance des matériaux thermoplastiques montrent que les techniques et les instruments d'analyse thermique peuvent aider à déterminer les raisons de la défaillance.les mesures effectuées avec le DSC 214 Polyma permettent de répondre à une grande variété de questions. Pour plus d'informations sur la calorimétrie différentielle à balayage, cliquez ici. L'analyse des matériaux avec un DMA 242 E Artemis permet de comprendre les propriétés viscoélastiques en fonction de la température, comme la rigidité et le comportement d'amortissement. Pour en savoir plus sur l'analyse mécanique dynamique, cliquez ici.