09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Análise de falhas de peças termoplásticas automotivas por meio de DMA
As peças termoplásticas podem falhar. Entretanto, quando isso acontece, a primeira prioridade é identificar a causa raiz da falha e eliminá-la.
A análise de falhas de peças termoplásticas de moldagem por injeção exige um alto nível de especialização em ciência dos materiais, métodos de produção e instrumentação analítica. Há uma grande variedade de cenários de falha. Eles variam desde o uso indevido e condições de serviço inadvertidas até falhas de projeto, problemas de moldagem, EstresseA tensão é definida como um nível de força aplicado a uma amostra com uma seção transversal bem definida. (Tensão = força/área). As amostras com seção transversal circular ou retangular podem ser comprimidas ou esticadas. Materiais elásticos, como a borracha, podem ser esticados até 5 a 10 vezes seu comprimento original.estresse, sobrecarga e degradação durante o uso.
NETZSCH Os instrumentos de análise térmica são ferramentas poderosas para a análise de falhas
ACalorimetria Exploratória Diferencial (DSC) pode responder a perguntas como
- O material está contaminado com outro material?
- A especificação do fornecedor para a composição do material está correta para o meu produto termoplástico?
- Qual é aCristalinidade / Grau de cristalinidadeA cristalinidade refere-se ao grau de ordem estrutural de um sólido. Em um cristal, o arranjo de átomos ou moléculas é consistente e repetitivo. Muitos materiais, como vidro, cerâmica e alguns polímeros, podem ser preparados de forma a produzir uma mistura de regiões cristalinas e amorfas. cristalinidade do material? Existe algum potencial de pós-CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização?
A análise termogravimétrica (TGA) ajuda a encontrar respostas para
- O material é preenchido com a quantidade certa de cargas, plastificantes e modificadores?
- O material é termicamente estável para suportar as temperaturas de serviço?
- O material absorveu água?
A análise termomecânica (TMA) pode responder a perguntas como
- O material altera suas dimensões em temperaturas operacionais?
- Havia 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 residual na peça moldada?
A análise dinâmico-mecânica (DMA) também desempenha um papel importante na descoberta do motivo da falha de uma peça. O uso da DMA fornece respostas a perguntas como
- O material tem as propriedades mecânicas necessárias em temperaturas operacionais?
- O material está se degradando mais rápido do que o esperado?
- O material perde suas propriedades mecânicas devido à interação com líquidos?
Neste artigo, forneceremos insights mais profundos sobre a análise de falhas de peças termoplásticas por meio do DMA.
Causas comuns de falha de peças termoplásticas automotivas
A falha de peças termoplásticas moldadas por injeção ocorre de várias formas. Muitas vezes, o material selected ou o processo usado para fabricar peças e componentes é a causa do problema. Sempre que houver peças defeituosas, é importante descobrir a causa da falha para que o processo de produção, o material ou o projeto possa ser reajustado para evitar custos de longo prazo.
Investigamos uma falha comum de termoplásticos e mostramos como a Análise Dinâmico-Mecânica pode ajudar a determinar a causa da falha:
Quebra de uma peça termoplástica sob estresse
Nos polímeros, gases, solventes orgânicos, corantes e também umidade podem se difundir no material ou através dele. 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 no material. Um analisador dinâmico mecânico (DMA) 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. Na umidade relativa de 50%, 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 como é importante conhecer as propriedades mecânicas de um polímero sob as condições de uso em um carro e em diferentes climas. Além disso, esse exemplo de uma causa comum de falha de materiais termoplásticos mostra como a análise dinâmico-mecânica pode ajudar a determinar os motivos da falha. A análise de materiais com um DMA 242 E Artemis fornece insights sobre as propriedades viscoelásticas dependentes da temperatura, como o comportamento de rigidez e amortecimento.
Saiba mais sobre a análise de falhas de peças plásticas usando a Análise Dinâmico-Mecânica:
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Jeffrey Jansen é especialista em análise de falhas e, nesta entrevista com a Dra. Natalie Rudolph, falará sobre seu trabalho. Ele responderá a perguntas sobre as falhas mais comuns, como uma das principais causas é a fluência e como ela pode ser analisada usando a Análise Mecânica Dinâmica.
Sessão 1: 10 - 11 AM CET / 5 PM CST
Sessão 2: 4 - 5 PM CET / 11 AM EDT
