Introducere
Piesele realizate din materiale polimerice sunt utilizate pe scară largă în toate domeniile în care reducerea greutății și producția rentabilă joacă un rol decisiv. Deși piesele turnate prin injecție fabricate din materiale termoplastice au fost utilizate în industria auto timp de decenii, cererea de soluții ușoare pentru automobilele moderne continuă să crească. În special pentru dezvoltarea vehiculelor electrice și pentru reducerea emisiilor deCO2, se utilizează din ce în ce mai multe componente auto realizate din materiale ușoare.
Utilizarea sporită a materialelor plastice necesită un mijloc de asigurare a calității și stabilității constante a pieselor. Aici, analiza materialelor joacă un rol major. Proprietățile mecanice ale pieselor sunt influențate semnificativ de multe etape ale procesului. De exemplu, simpla vopsire a unui plastic îi poate modifica proprietățile fizice în așa măsură încât, în cel mai rău caz, acesta va ceda atunci când este expus unei sarcini rezonabile. Prin urmare, este important să se garanteze calitatea constantă a materialelor pe tot parcursul procesului de fabricație, de la început până la sfârșit. Metodele de analiză termică, cum ar fi calorimetria cu scanare diferențială (DSC), sunt instrumente ideale pentru astfel de probleme. În cazul analizat aici, o componentă a carcasei fabricată din poliamidă 6 armată cu fibră de sticlă a prezentat fragilizare la nivelul cârligului clemei în timpul conectării cu îmbinările clemei. În timpul instalării piesei, clema s-a rupt. Pentru astfel de defecțiuni, este esențial să se examineze toți factorii potențiali de influență de-a lungul lanțului de fabricație.
Rezultatele testelor
Analiza DSC a piesei deteriorate și a unei piese de control iO a identificat rapid cauza defecțiunii. Curbele DSC sunt prezentate în figura 1. Pentru analiza compoziției materialului, se evaluează întotdeauna adoua curbă de încălzire, deoarece nu mai există niciun efect al istoricului termic. Împreună cu tranziția vitroasă a probei la 50,9°C, partea de control (curba verde) a prezentat o endotermă de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire la 221°C cu o entalpie de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire de 53,7 J/g (tipică pentru PA 6 pur). Partea cu niO (deteriorată), cu toate acestea, a prezentat un comportament măsurabil diferit, cu o temperatură de vârf la 215°C și o entalpie de 45,2 J/g.
Profilul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire al piesei NiO, prezentat pe o scară mărită în figura 2, arată, de asemenea, un al doilea vârf la 239°C. Rezultatele măsurătorilor DSC arată că materialul piesei deteriorate nu mai este poliamidă 6 pură, ci, mai degrabă, un amestec de poliamidă 6 și poliamidă 66. Aceste două componente pot forma un eutectic, ceea ce explică schimbarea temperaturii de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire de la 221°C (PA 6 pur) la 215°C (PA 6 + PA 66). Diferențele dintre cele două probe pot fi observate, de asemenea, din profilurile lor diferite de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare în timpul răcirii (figura 3.)
În analiza DSC, cristalizarea este observată ca un efect ExotermicO tranziție de probă sau o reacție este exotermă dacă generează căldură.exotermic. Scalarea mărită din figura 4 arată în continuare o temperatură de debut mai mare pentru cristalizarea materialului din partea iO la 217°C, comparativ cu 203°C pentru proba PA6 pură. Aria vârfului este, de asemenea, mai mică pentru partea iO.
Concluzie
Acest exemplu demonstrează clar că compoziția materialului are o influență măsurabilă asupra proprietăților unei piese finite și că eșecurile pot fi evitate prin utilizarea analizei termice pentru monitorizarea calității materiei prime. Controlul calității poate fi realizat cu un efort relativ redus, utilizând analiza termică prin DSC.