09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Faalanalyse van thermoplastische auto-onderdelen met behulp van DMA
Thermoplastische onderdelen kunnen defect raken. Maar als dat gebeurt, is de eerste prioriteit om Identify de hoofdoorzaak van de storing te achterhalen en deze weg te nemen.
De foutenanalyse van spuitgiet thermoplastische onderdelen vereist een hoog niveau van expertise in materiaalwetenschappen, productiemethoden en analytische instrumentatie. Er is een breed scala aan faalscenario's. Deze variëren van verkeerd gebruik en onbedoelde gebruiksomstandigheden tot ontwerpfouten, spuitgietproblemen, StressSpanning wordt gedefinieerd als een niveau van kracht uitgeoefend op een monster met een goed gedefinieerde dwarsdoorsnede. (Spanning = kracht/oppervlak). Monsters met een cirkelvormige of rechthoekige doorsnede kunnen worden samengedrukt of uitgerekt. Elastische materialen zoals rubber kunnen worden uitgerekt tot 5 tot 10 keer hun oorspronkelijke lengte.stress, overbelasting en degradatie tijdens gebruik.
NETZSCH Thermische analyse-instrumenten zijn krachtige hulpmiddelen voor storingsanalyse
Differential Scanning Calorimetry (DSC) kan vragen beantwoorden als
- Is het materiaal verontreinigd met een ander materiaal?
- Is de specificatie van de leverancier voor de materiaalsamenstelling correct voor mijn thermoplastische product?
- Wat is de Kristalliniteit / KristalliniteitsgraadKristalliniteit verwijst naar de mate van structurele orde van een vaste stof. In een kristal is de ordening van atomen of moleculen consistent en repetitief. Veel materialen zoals glaskeramiek en sommige polymeren kunnen zo worden bereid dat er een mengsel ontstaat van kristallijne en amorfe gebieden. kristalliniteit van het materiaal? Is er kans op Postkristallisatie (koude kristallisatie)De postkristallisatie van semikristallijne kunststoffen treedt voornamelijk op bij verhoogde temperaturen en een verhoogde moleculaire mobiliteit boven de glasovergang.postkristallisatie?
Thermogravimetrische analyse (TGA) helpt antwoorden te vinden op de volgende vragen
- Is het materiaal gevuld met de juiste hoeveelheid vulstoffen, weekmakers en modifiers?
- Is het materiaal thermisch stabiel genoeg om de bedrijfstemperaturen te weerstaan?
- Heeft het materiaal water geabsorbeerd?
Thermomechanische analyse (TMA) kan vragen beantwoorden als
- Verandert het materiaal zijn afmetingen bij bedrijfstemperaturen?
- Was er sprake van restspanning in het spuitgietproduct?
Dynamisch-mechanische analyse (DMA) speelt ook een belangrijke rol bij het vinden van de oorzaak van het falen van een onderdeel. DMA geeft antwoord op vragen als
- Heeft het materiaal de vereiste mechanische eigenschappen bij bedrijfstemperaturen?
- Degradeert het materiaal sneller dan verwacht?
- Verliest het materiaal zijn mechanische eigenschappen door de interactie met vloeistoffen?
In dit artikel geven we meer inzicht in de foutenanalyse van thermoplastische onderdelen met behulp van DMA.
Veel voorkomende oorzaken van defecten aan thermoplastische auto-onderdelen
Defecten aan spuitgegoten thermoplastische onderdelen komen in vele vormen voor. Vaak is het gekozen materiaal of het proces dat wordt gebruikt om onderdelen te maken de oorzaak van het probleem. Als er defecte onderdelen zijn, is het belangrijk om de oorzaak van het defect te achterhalen, zodat het productieproces, het materiaal of het ontwerp kan worden aangepast om langetermijnkosten te vermijden.
We hebben een veelvoorkomend defect van thermoplasten onderzocht en laten zien hoe dynamisch-mechanische analyse kan helpen om de oorzaak van het defect te bepalen:
Breuk van een thermoplastisch onderdeel onder spanning
In polymeren kunnen gassen, organische oplosmiddelen, kleurstoffen en ook vocht diffunderen in of door het materiaal. Geabsorbeerd vocht verandert echter de eigenschappen van polymeren. Dit geldt ook voor de mechanische eigenschappen van een polymeer, bijvoorbeeld de modulus, die een maat is voor de weerstand tegen elastische vervorming. Het falen van een thermoplastisch onderdeel onder spanning kan ook verband houden met de opname van vocht in het materiaal. Een dynamische mechanische analyzer (DMA) uitgerust met een vochtgenerator kan helpen bij het bepalen van de mechanische eigenschappen bij verschillende vochtigheidsniveaus.
In figuur 2 werd een polyamide 6 (PA) monster gemeten bij een frequentie van 1 Hz en een temperatuur van 40°C in trekmodus. De relatieve vochtigheid werd in de loop van de tijd stapsgewijs verhoogd van 0% naar 75%. De stijfheid (beschreven door de Elasticiteit en elasticiteitsmodulusRubberelasticiteit of entropie-elasticiteit beschrijft de weerstand van een rubber- of elastomeersysteem tegen een extern toegepaste vervorming of rek. opslagmodulus E') van het materiaal werd gemeten in deze stappen van relatieve vochtigheid. Het is duidelijk zichtbaar dat de stijfheid van het materiaal afneemt met de toename van de relatieve vochtigheid. Bij een relatieve vochtigheid van 50% daalde de Elasticiteit en elasticiteitsmodulusRubberelasticiteit of entropie-elasticiteit beschrijft de weerstand van een rubber- of elastomeersysteem tegen een extern toegepaste vervorming of rek. opslagmodulus met ongeveer 74%.
Dit voorbeeld laat zien hoe belangrijk het is om de mechanische eigenschappen van een polymeer te kennen onder de gebruiksomstandigheden in een auto en in verschillende klimaten. Het is daarom essentieel om thermoplastische materialen te gebruiken bij het ontwerp van auto-onderdelen en componenten die voldoende presteren onder deze omstandigheden. Bovendien laat dit voorbeeld van een veelvoorkomende oorzaak van falen van thermoplastische materialen zien hoe dynamisch-mechanische analyse kan helpen bij het bepalen van de redenen van falen. Het analyseren van materialen met een DMA 242 E Artemis geeft inzicht in temperatuurafhankelijke visco-elastische eigenschappen zoals stijfheid en dempingsgedrag.
Leer meer over faalanalyses van kunststof onderdelen met behulp van dynamisch-mechanische analyse:
Schrijf je in voor ons webinar op 16 maart!
Jeffrey Jansen is een expert op het gebied van faalanalyses en zal in dit interview met Dr. Natalie Rudolph vertellen over zijn werk. Hij zal vragen beantwoorden over de meest voorkomende storingen, hoe een van de belangrijkste oorzaken KruipKruip beschrijft een tijd- en temperatuurafhankelijke plastische vervorming onder een constante kracht. Wanneer een constante kracht wordt uitgeoefend op een rubbermengsel, is de initiële vervorming die wordt verkregen door het uitoefenen van de kracht niet vast. De vervorming neemt toe met de tijd.kruip is en hoe dit kan worden geanalyseerd met behulp van Dynamische Mechanische Analyse.
Sessie 1: 10 - 11 AM CET / 5 PM CST
Sessie 2: 4 - 5 PM CET / 11 AM EDT
