09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph

Analisi dei guasti di parti termoplastiche per autoveicoli mediante DMA

I componenti termoplastici possono guastarsi. Tuttavia, quando si verificano, la prima priorità è identificare la causa del guasto ed eliminarla.

L'analisi dei guasti delle parti termoplastiche stampate a iniezione richiede un elevato livello di competenza nella scienza dei materiali, nei metodi di produzione e nella strumentazione analitica. Esiste un'ampia gamma di scenari di guasto. Si va dall'uso improprio e dalle condizioni di servizio involontarie ai difetti di progettazione, ai problemi di stampaggio, alle sollecitazioni, ai sovraccarichi e alla degradazione durante l'uso.

NETZSCH Gli strumenti di analisi termica sono strumenti potenti per l'analisi dei guasti

Lacalorimetria differenziale a scansione (DSC) può rispondere a domande quali

L'analisi termogravimetrica (TGA) aiuta a trovare le risposte ai seguenti quesiti

  • Il materiale è riempito con la giusta quantità di cariche, plastificanti e modificatori?
  • Il materiale è termicamente stabile per resistere alle temperature di servizio?
  • Il materiale ha assorbito acqua?

L'analisi termomeccanica (TMA) può rispondere a domande quali

  • Il materiale cambia le sue dimensioni alle temperature di esercizio?
  • C'erano tensioni residue nella parte stampata?

Anche l'analisi dinamico-meccanica (DMA) svolge un ruolo importante nell'individuare la causa del guasto di un pezzo. L'uso del DMA fornisce risposte a domande quali

  • Il materiale ha le proprietà meccaniche richieste alle temperature di esercizio?
  • Il materiale si degrada più velocemente del previsto?
  • Il materiale perde le sue proprietà meccaniche a causa dell'interazione con i liquidi?

In questo articolo, forniremo approfondimenti sull'analisi dei guasti dei componenti termoplastici mediante DMA.

Cause comuni di guasto delle parti termoplastiche per autoveicoli

I guasti delle parti termoplastiche stampate a iniezione si presentano sotto diverse forme. Spesso la causa del problema è il materiale selected o il processo utilizzato per la produzione di parti e componenti. Ogni volta che si verificano parti difettose, è importante individuare la causa del guasto in modo che il processo di produzione, il materiale o il progetto possano essere riadattati per evitare costi a lungo termine.

Abbiamo analizzato un guasto comune dei materiali termoplastici e mostrato come l'analisi dinamico-meccanica possa aiutare a determinare la causa del guasto:
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Rottura di un pezzo termoplastico sotto sforzo

Nei polimeri, gas, solventi organici, coloranti e anche l'umidità possono diffondersi all'interno o attraverso il materiale. 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 (DMA) 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. Con un'umidità relativa del 50%, il modulo di conservazione è diminuito di circa il 74%.

Figura 1: Misura DMA di un campione di PA 6 in modalità di tensione

Questo esempio dimostra quanto sia importante conoscere le proprietà meccaniche di un polimero nelle condizioni di utilizzo in un'automobile e in climi diversi. È quindi essenziale utilizzare i materiali termoplastici nella progettazione di parti e componenti automobilistici che abbiano prestazioni sufficienti in queste condizioni. Inoltre, questo esempio di una causa comune di guasto dei materiali termoplastici mostra come l 'analisi dinamico-meccanica possa aiutare a determinare le ragioni del guasto. L'analisi dei materiali con un DMA 242 E Artemis fornisce informazioni sulle proprietà viscoelastiche dipendenti dalla temperatura, come la rigidità e il comportamento di smorzamento.

Per saperne di più sull'analisi dei guasti di parti in plastica utilizzando l'analisi dinamico-meccanica:

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Jeffrey Jansen è un esperto di analisi dei guasti e in questa intervista con la dottoressa Natalie Rudolph parlerà del suo lavoro. Risponderà alle domande sui guasti più comuni, su come una delle cause principali sia il creep e su come sia possibile analizzarlo con l'analisi meccanica dinamica.

Sessione 1: 10 - 11 AM CET / 5 PM CST

Sessione 2: 4 - 5 PM CET / 11 AM EDT