Cauze comune de defectare a materialelor termoplastice pentru automobile

Eșecul pieselor termoplastice turnate prin injecție apare într-o gamă largă de forme. Adesea, materialul selectat sau procesul de producție al pieselor și componentelor sunt cauza problemei. Ori de câte ori piesele defecte părăsesc mașina, este important să se găsească cauza care stă la baza defecțiunii pentru a reajusta procesul de producție, materialul sau proiectarea și a evita costurile pe termen lung. Majoritatea defecțiunilor termoplastice pot fi analizate cu ajutorul instrumentelor de analiză termică. Am selectat două defecțiuni comune ale termoplasticelor și arătăm cum analiza termică poate ajuta la determinarea cauzei defecțiunii.

Cazul 1:

Ruperea unui capac radio la temperaturi scăzute

Un capac de radio încorporat în bordul unui autovehicul s-a rupt din motive necunoscute. Se poate presupune că materialul prelucrat ar fi putut fi contaminat cu alte substanțe sau că a fost utilizată o compoziție greșită a polimerului pentru a produce piesa ruptă. Prin urmare, într-o primă etapă, au fost efectuate măsurători cu un NETZSCH DSC 214 Polyma pentru a găsi cauza defecțiunii. Metoda este deosebit de potrivită pentru o primă evaluare a motivului defecțiunii, deoarece oferă multe informații despre proprietățile materialului cu un efort relativ redus. Atât o probă de la o piesă bună, cât și o probă de la o piesă slabă au fost supuse unui program de temperatură într-o atmosferă de N2 cu o rată de încălzire de 10 K/min. Figura 1 prezintă rezultatele măsurătorilor. Peste temperatura ambiantă, cele două probe prezintă același comportament. Temperaturile de tranziție vitroasă și vârfurile 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 apar la aceeași temperatură. Cu toate acestea, proba bună are o a doua tranziție vitroasă la aproximativ - 58 °C, care lipsește din proba slabă. A doua tranziție vitroasă a eșantionului bun poate fi pusă pe seama unei componente elastomerice, care asigură o mai bună flexibilitate la rece și rezistență la impact. Din cauza lipsei acestei componente în eșantionul piesei slabe, capacul radio nu a avut flexibilitatea la rece pe care ar fi trebuit să o aibă și, prin urmare, s-a rupt la temperaturi scăzute.

Acest exemplu este una dintre numeroasele aplicații ale calorimetriei diferențiale de scanare în analiza defecțiunilor pieselor termoplastice.

Cazul 2:

Ruperea unei piese termoplastice sub tensiune

În polimeri, pot avea loc procese intensive de transfer de substanțe. Gazele, solvenții organici, coloranții și, de asemenea, umiditatea pot difuza în sau prin polimeri. Cu toate acestea, umiditatea absorbită modifică proprietățile polimerilor. Aceasta include, de asemenea, proprietățile mecanice ale unui polimer, de exemplu, modulul, care este o măsură a rezistenței la deformare elastică. De asemenea, defectarea unei piese termoplastice sub tensiune poate fi legată de absorbția umidității în material. Un analizor mecanic dinamic echipat cu un generator de umiditate poate ajuta la determinarea proprietăților mecanice la diferite niveluri de umiditate. În figura 2, o probă de poliamidă 6 (PA) a fost măsurată la o frecvență de 1 Hz și la o temperatură de 40°C în modul tensiune. Umiditatea relativă a fost crescută progresiv de la 0% la 75% în timp. Rigiditatea (descrisă prin Elasticitate și modul de elasticitateElasticitatea cauciucului sau elasticitatea entropică descrie rezistența oricărui sistem de cauciuc sau elastomer la o deformare sau tensiune aplicată din exterior. modulul de stocare E') materialului a fost măsurată în aceste etape de umiditate relativă. Este clar vizibil faptul că rigiditatea materialului scade odată cu creșterea umidității relative. La o umiditate relativă de 50%, Elasticitate și modul de elasticitateElasticitatea cauciucului sau elasticitatea entropică descrie rezistența oricărui sistem de cauciuc sau elastomer la o deformare sau tensiune aplicată din exterior. modulul de stocare a scăzut cu aproximativ 74%.

Acest exemplu arată importanța cunoașterii proprietăților mecanice ale unui polimer în condițiile de utilizare într-o mașină și în diferite condiții climatice. În consecință, este vital să se utilizeze materiale termoplastice în construcția de piese și componente auto care să poată rezista condițiilor. Cele două exemple de cauze comune de defectare a materialelor termoplastice arată că tehnicile și instrumentele de analiză termică pot ajuta la determinarea cauzelor de defectare.măsurarea cu DSC 214 Polyma poate ajuta la răspunsul la o mare varietate de întrebări. Obțineți mai multe informații despre Calorimetria diferențială de scanare aici. Analiza materialelor cu un DMA 242 E Artemis oferă informații despre proprietățile viscoelastice dependente de temperatură, cum ar fi rigiditatea și comportamentul de amortizare. Aflați mai multe despre analiza mecanică dinamică aici.