09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Analyse des défaillances des pièces thermoplastiques automobiles au moyen de la DMA
Les pièces thermoplastiques peuvent tomber en panne. Cependant, lorsque c'est le cas, la première priorité est de Identify la cause première de la défaillance et de l'éliminer.
L'analyse des défaillances des pièces thermoplastiques moulées par injection requiert un haut niveau d'expertise dans la science des matériaux, les méthodes de production et l'instrumentation analytique. Il existe un large éventail de scénarios de défaillance. Ceux-ci vont d'une mauvaise utilisation et de conditions de service involontaires à des défauts de conception, des problèmes de moulage, des contraintes, des surcharges et des dégradations en cours d'utilisation.
NETZSCH Les instruments d'analyse thermique sont des outils puissants pour l'analyse des défaillances
Lacalorimétrie différentielle à balayage (DSC) permet de répondre à des questions telles que
- Le matériau est-il contaminé par un autre matériau ?
- La spécification du fournisseur concernant la composition du matériau est-elle correcte pour mon produit thermoplastique ?
- Quelle est la cristallinité du matériau ? Existe-t-il un risque de Post-cristallisation (cristallisation à froid)La postcristallisation des plastiques semi-cristallins se produit principalement à des températures élevées et avec une mobilité moléculaire accrue au-dessus de la transition vitreuse.post-cristallisation ?
L'analyse thermogravimétrique (ATG) permet de répondre aux questions suivantes
- Le matériau contient-il la bonne quantité de charges, de plastifiants et de modificateurs ?
- Le matériau est-il thermiquement stable pour résister aux températures de service ?
- Le matériau a-t-il absorbé de l'eau ?
L'analyse thermomécanique (TMA) permet de répondre à des questions telles que
- Le matériau change-t-il de dimensions aux températures de fonctionnement ?
- Y a-t-il eu des contraintes résiduelles dans la pièce moulée ?
L'analyse dynamique et mécanique (DMA) joue également un rôle important dans la recherche de la cause de la défaillance d'une pièce. L'utilisation de la DMA permet de répondre à des questions telles que
- Le matériau possède-t-il les propriétés mécaniques requises aux températures de fonctionnement ?
- Le matériau se dégrade-t-il plus rapidement que prévu ?
- Le matériau perd-il ses propriétés mécaniques en raison de l'interaction avec des liquides ?
Dans cet article, nous donnerons un aperçu plus approfondi de l'analyse des défaillances des pièces thermoplastiques à l'aide de la DMA.
Causes courantes de défaillance des pièces thermoplastiques automobiles
La défaillance des pièces thermoplastiques moulées par injection se présente sous de nombreuses formes. Souvent, le matériau sélectionné ou le processus utilisé pour fabriquer les pièces et les composants est à l'origine du problème. Lorsque des pièces défectueuses apparaissent, il est important de trouver la cause de la défaillance afin de pouvoir réajuster le processus de production, le matériau ou la conception pour éviter des coûts à long terme.
Nous avons étudié une défaillance courante des thermoplastiques et montré comment l 'analyse dynamique et mécanique peut aider à déterminer la cause de la défaillance :
Rupture d'une pièce thermoplastique sous contrainte
Dans les polymères, les gaz, les solvants organiques, les colorants et l'humidité peuvent se diffuser dans ou à travers le matériau. Or, 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 (DMA) 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 une humidité relative de 50 %, le module de stockage a diminué d'environ 74 %.
Cet exemple montre combien il est important de connaître les propriétés mécaniques d'un polymère dans les conditions d'utilisation d'une voiture et sous différents climats. Il est donc essentiel d'utiliser des matériaux thermoplastiques dans la conception de pièces et de composants automobiles qui présentent des performances suffisantes dans ces conditions. En outre, cet exemple d'une cause fréquente de défaillance des matériaux thermoplastiques montre comment l'analyse dynamique et mécanique peut aider à déterminer les raisons de la défaillance. L'analyse des matériaux à l'aide d'un DMA 242 E Artemis permet de mieux comprendre les propriétés viscoélastiques en fonction de la température, telles que la rigidité et le comportement d'amortissement.
En savoir plus sur l'analyse des défaillances des pièces en plastique à l'aide de l'analyse dynamique et mécanique :
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Jeffrey Jansen est un expert en analyse des défaillances et parlera de son travail dans cet entretien avec le Dr. Natalie Rudolph. Il répondra à des questions sur les défaillances les plus courantes, sur l'une des causes principales, le fluage, et sur la manière dont il peut être analysé à l'aide de l'analyse mécanique dynamique.
Session 1 : 10 - 11 AM CET / 5 PM CST
Session 2 : 4 - 5 PM CET / 11 AM EDT
