Cause comuni di guasto dei materiali termoplastici per autoveicoli

I guasti delle parti termoplastiche stampate a iniezione si manifestano in un'ampia gamma di forme. Spesso la causa del problema è il materiale selecto il processo di produzione di parti e componenti. Ogni volta che i pezzi difettosi escono dalla macchina, è importante individuare la causa di fondo del guasto per riadattare il processo di produzione, il materiale o la progettazione ed evitare costi a lungo termine. La maggior parte dei guasti termoplastici può essere analizzata con la strumentazione per l'analisi termica. Su selectsono riportati due guasti comuni dei materiali termoplastici e viene mostrato come l'analisi termica possa aiutare a determinare la causa del guasto.

Caso 1:

Rottura del coperchio della radio a basse temperature

Un copriradio incorporato in un cruscotto automobilistico si è rotto per ragioni sconosciute. Si potrebbe ipotizzare che il materiale lavorato possa essere stato contaminato da altre sostanze o che sia stata utilizzata una composizione polimerica errata per produrre il pezzo rotto. NETZSCH Pertanto, in una prima fase, sono state condotte misurazioni con un DSC 214 Polyma per individuare la causa del guasto. Il metodo è particolarmente adatto per una prima valutazione della causa del guasto, in quanto fornisce molte informazioni sulle proprietà del materiale con uno sforzo relativamente ridotto. Sia un campione di un pezzo buono che un campione di un pezzo scadente sono stati sottoposti a un programma di temperatura in atmosfera N2 a una velocità di riscaldamento di 10 K/min. La Figura 1 mostra i risultati delle misure. Al di sopra della temperatura ambiente, i due campioni mostrano lo stesso comportamento. Le temperature di transizione vetrosa e i picchi diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione si verificano alla stessa temperatura. Tuttavia, il campione buono presenta una seconda transizione vetrosa a circa - 58°C che manca nel campione scadente. La seconda transizione vetrosa del campione buono può essere ricondotta a un componente elastomerico, che fornisce una migliore flessibilità a freddo e una maggiore resistenza agli urti. A causa della mancanza di questo componente nel campione scadente, il copriradio non ha avuto la flessibilità a freddo che avrebbe dovuto avere e, di conseguenza, si è rotto a basse temperature.

Questo esempio è una delle tante applicazioni della calorimetria a scansione differenziale nell'analisi dei guasti dei componenti termoplastici.

Caso 2:

Rottura di un pezzo termoplastico sotto sforzo

Nei polimeri possono verificarsi intensi processi di trasferimento di sostanze. Gas, solventi organici, coloranti e anche l'umidità possono diffondersi nei o attraverso i polimeri. Tuttavia, l'umidità assorbita modifica le proprietà dei polimeri. Ciò include anche le proprietà meccaniche di un polimero, ad esempio il modulo, che è una misura della resistenza alla deformazione elastica. Il cedimento di una parte termoplastica sotto sforzo può anche essere correlato all'assorbimento di umidità nel materiale. Un analizzatore meccanico dinamico dotato di un generatore di umidità può aiutare a determinare le proprietà meccaniche a diversi livelli di umidità. Nella figura 2, un campione di poliammide 6 (PA) è stato misurato a una frequenza di 1 Hz e a una temperatura di 40°C in modalità di tensione. L'umidità relativa è stata aumentata gradualmente dallo 0% al 75% nel tempo. La rigidità (descritta dal Elasticità e modulo di elasticitàL'elasticità della gomma o elasticità dell'entropia descrive la resistenza di qualsiasi sistema di gomma o elastomero contro una deformazione o uno sforzo applicato dall'esterno. modulo di accumulo E') del materiale è stata misurata in queste fasi di umidità relativa. È chiaramente visibile che la rigidità del materiale diminuisce con l'aumento dell'umidità relativa. Al 50% di umidità relativa, il modulo di conservazione è diminuito di circa il 74%.

Questo esempio mostra l'importanza di conoscere le proprietà meccaniche di un polimero in condizioni di servizio all'interno di un'automobile e in climi diversi. Di conseguenza, è fondamentale utilizzare materiali termoplastici nella costruzione di parti e componenti automobilistici in grado di resistere a tali condizioni. I due esempi di cause comuni di guasto dei materiali termoplastici mostrano che le tecniche e gli strumenti di analisi termica possono aiutare a determinare le ragioni del guasto.le misure effettuate con il DSC 214 Polyma possono aiutare a rispondere a un'ampia gamma di domande. Per ulteriori informazioni sulla calorimetria differenziale a scansione, cliccate qui. L'analisi dei materiali con un DMA 242 E Artemis fornisce informazioni sulle proprietà visco-elastiche in funzione della temperatura, come la rigidità e lo smorzamento. Per saperne di più sull'analisi meccanica dinamica, cliccate qui.