09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Analiza uszkodzeń termoplastycznych części samochodowych za pomocą DMA
Części termoplastyczne mogą ulec awarii. Gdy jednak tak się stanie, priorytetem jest zidentyfikowanie pierwotnej przyczyny awarii i jej wyeliminowanie.
Analiza uszkodzeń części termoplastycznych formowanych wtryskowo wymaga wysokiego poziomu wiedzy specjalistycznej w zakresie materiałoznawstwa, metod produkcji i oprzyrządowania analitycznego. Istnieje szeroki zakres scenariuszy awarii. Obejmują one niewłaściwe użytkowanie i nieumyślne warunki serwisowe, wady projektowe, problemy z formowaniem, naprężenia, przeciążenia i degradację podczas użytkowania.
NETZSCH Przyrządy do analizy termicznej to potężne narzędzia do analizy awarii
Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) może odpowiedzieć na pytania takie jak
- Czy materiał jest zanieczyszczony innym materiałem?
- Czy specyfikacja dostawcy dotycząca składu materiału jest prawidłowa dla mojego produktu termoplastycznego?
- Jaka jest krystaliczność materiału? Czy istnieje możliwość postkrystalizacji?
Analiza termograwimetryczna (TGA) pomaga znaleźć odpowiedzi na następujące pytania
- Czy materiał zawiera odpowiednią ilość wypełniaczy, plastyfikatorów i modyfikatorów?
- Czy materiał jest stabilny termicznie w temperaturach roboczych?
- Czy materiał wchłania wodę?
Analiza termomechaniczna (TMA) może odpowiedzieć na pytania takie jak
- Czy materiał zmienia swoje wymiary w temperaturach roboczych?
- Czy w formowanej części występowały naprężenia szczątkowe?
Analiza dynamiczno-mechaniczna (DMA) również odgrywa ważną rolę w znalezieniu przyczyny awarii części. Korzystanie z DMA daje odpowiedzi na pytania takie jak
- Czy materiał ma wymagane właściwości mechaniczne w temperaturach roboczych?
- Czy materiał ulega degradacji szybciej niż oczekiwano?
- Czy materiał traci swoje właściwości mechaniczne w wyniku interakcji z cieczami?
W tym artykule przedstawimy głębszy wgląd w analizę uszkodzeń części termoplastycznych za pomocą DMA.
Najczęstsze przyczyny awarii termoplastycznych części samochodowych
Awaria formowanych wtryskowo części termoplastycznych może przybierać różne formy. Często przyczyną problemu jest materiał selected lub proces stosowany do produkcji części i komponentów. Zawsze, gdy pojawiają się wadliwe części, ważne jest, aby znaleźć przyczynę awarii, aby można było ponownie dostosować proces produkcji, materiał lub projekt, aby uniknąć długoterminowych kosztów.
Zbadaliśmy jedną z powszechnych awarii tworzyw termoplastycznych i pokazaliśmy, w jaki sposób analiza dynamiczno-mechaniczna może pomóc w określeniu przyczyny awarii:
Pęknięcie części termoplastycznej pod wpływem naprężeń
W polimerach gazy, rozpuszczalniki organiczne, barwniki, a także wilgoć mogą dyfundować do lub przez materiał. Wchłonięta wilgoć zmienia jednak właściwości polimerów. Obejmuje to również właściwości mechaniczne polimeru, np. moduł, który jest miarą odporności na odkształcenia sprężyste. Uszkodzenie części termoplastycznej pod wpływem naprężeń może być również związane z wchłanianiem wilgoci do materiału. Dynamiczny analizator mechaniczny (DMA) wyposażony w generator wilgotności może pomóc w określeniu właściwości mechanicznych przy różnych poziomach wilgotności.
Na rysunku 2 próbka poliamidu 6 (PA) została zmierzona przy częstotliwości 1 Hz i temperaturze 40°C w trybie rozciągania. Wilgotność względna była stopniowo zwiększana z 0% do 75% w czasie. Sztywność (opisana przez Elastyczność i moduł sprężystościElastyczność gumy lub elastyczność entropijna opisuje odporność dowolnego układu gumy lub elastomeru na zewnętrznie przyłożone odkształcenie lub naprężenie. moduł magazynowania E') materiału została zmierzona w tych stopniach wilgotności względnej. Wyraźnie widać, że sztywność materiału maleje wraz ze wzrostem wilgotności względnej. Przy wilgotności względnej wynoszącej 50%, Elastyczność i moduł sprężystościElastyczność gumy lub elastyczność entropijna opisuje odporność dowolnego układu gumy lub elastomeru na zewnętrznie przyłożone odkształcenie lub naprężenie. moduł magazynowania zmniejszył się o około 74%.
Przykład ten pokazuje, jak ważna jest znajomość właściwości mechanicznych polimeru w warunkach użytkowania w samochodzie i w różnych klimatach. W związku z tym istotne jest stosowanie materiałów termoplastycznych w projektowaniu części i komponentów samochodowych, które działają wystarczająco dobrze w tych warunkach. Co więcej, ten przykład częstej przyczyny awarii materiałów termoplastycznych pokazuje, w jaki sposób analiza dynamiczno-mechaniczna może pomóc w określeniu przyczyn awarii. Analiza materiałów za pomocą DMA 242 E Artemis zapewnia wgląd w zależne od temperatury właściwości lepkosprężyste, takie jak sztywność i tłumienie.
Dowiedz się więcej o analizie uszkodzeń części z tworzyw sztucznych przy użyciu analizy dynamiczno-mechanicznej:
Zarejestruj się na nasze webinarium w dniu March, 16!
Jeffrey Jansen jest ekspertem w dziedzinie analizy uszkodzeń i w wywiadzie z dr Natalie Rudolph opowie o swojej pracy. Odpowie na pytania dotyczące najczęstszych awarii, tego, jak jedną z głównych przyczyn jest PełzaniePełzanie opisuje zależne od czasu i temperatury odkształcenie plastyczne pod wpływem stałej siły. Gdy stała siła jest przykładana do mieszanki gumowej, początkowe odkształcenie uzyskane w wyniku przyłożenia siły nie jest stałe. Odkształcenie będzie rosło wraz z upływem czasu.pełzanie i jak można je analizować za pomocą dynamicznej analizy mechanicznej.
Sesja 1: 10 - 11 AM CET / 5 PM CST
Sesja 2: 16:00 - 17:00 CET / 11:00 EDT
