Causas comuns de falha de termoplásticos automotivos

A falha de peças termoplásticas moldadas por injeção aparece em uma ampla variedade de formas. Muitas vezes, o selectmaterial ou o processo de produção de peças e componentes são a causa do problema. Sempre que peças defeituosas saem da máquina, é importante encontrar a causa subjacente da falha para reajustar o processo de produção, o material ou o projeto e evitar custos de longo prazo. A maioria das falhas de termoplásticos pode ser analisada com instrumentos de análise térmica. Nós selected duas falhas comuns de termoplásticos e mostramos como a análise térmica pode ajudar a determinar a causa da falha.

Caso 1:

Quebra de uma cobertura de rádio em baixas temperaturas

Uma tampa de rádio incorporada a um painel de instrumentos automotivo quebrou por motivos desconhecidos. Pode-se supor que o material processado pode ter sido contaminado com outras substâncias ou que uma composição de polímero incorreta foi usada para produzir a peça quebrada. Portanto, em uma primeira etapa, foram realizadas medições com um NETZSCH DSC 214 Polyma para descobrir a causa da falha. O método é especialmente adequado para uma primeira avaliação do motivo da falha, pois fornece muitas informações sobre as propriedades do material com relativamente pouco esforço. Tanto uma amostra de uma peça boa quanto uma amostra da peça ruim foram submetidas a um programa de temperatura em uma atmosfera de N2 a uma taxa de aquecimento de 10 K/min. A Figura 1 mostra os resultados da medição. Acima da temperatura ambiente, as duas amostras apresentam o mesmo comportamento. As temperaturas de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea e os picos deTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão ocorrem na mesma temperatura. No entanto, a amostra boa tem uma segunda Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea a cerca de -58°C que não existe na amostra ruim. A segunda Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea da amostra boa pode ser atribuída a um componente elastomérico, que proporciona melhor flexibilidade a frio e resistência ao impacto. Devido à falta desse componente na amostra da peça ruim, a capa do rádio não tinha a flexibilidade a frio que deveria ter e, consequentemente, quebrou em baixas temperaturas.

Esse exemplo é uma das muitas aplicações da calorimetria exploratória diferencial na análise de falhas de peças termoplásticas.

Caso 2:

Quebra de uma peça termoplástica sob EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão

Nos polímeros, podem ocorrer processos intensivos de transferência de substâncias. Gases, solventes orgânicos, corantes e também umidade podem se difundir para dentro ou através dos polímeros. No entanto, a umidade absorvida altera as propriedades dos polímeros. Isso também inclui as propriedades mecânicas de um polímero, por exemplo, o módulo, que é uma medida da resistência à deformação elástica. A falha de uma peça termoplástica sob EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão também pode estar relacionada à absorção de umidade pelo material. Um analisador mecânico dinâmico equipado com um gerador de umidade pode ajudar a determinar as propriedades mecânicas em diferentes níveis de umidade. Na figura 2, uma amostra de poliamida 6 (PA) foi medida a uma frequência de 1 Hz e a uma temperatura de 40°C no modo de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão. A umidade relativa foi aumentada gradualmente de 0% para 75% ao longo do tempo. A rigidez (descrita pelo Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento E') do material foi medida nessas etapas de umidade relativa. É claramente visível que a rigidez do material diminui com o aumento da umidade relativa. Com 50% de umidade relativa, o Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento diminuiu em aproximadamente 74%.

Esse exemplo mostra a importância de conhecer as propriedades mecânicas de um polímero sob condições de serviço em um carro e em diferentes climas. Os dois exemplos de causas comuns de falha de materiais termoplásticos mostram que as técnicas e os instrumentos de análise térmica podem ajudar a determinar os motivos da falha.a medição com o DSC 214 Polyma pode ajudar a responder a uma grande variedade de perguntas. Obtenha mais informações sobre a Calorimetria Exploratória Diferencial aqui. A análise de materiais com um DMA 242 E Artemis fornece informações sobre propriedades viscoelásticas dependentes da temperatura, como rigidez e comportamento de amortecimento. Saiba mais sobre a Análise Mecânica Dinâmica aqui.