Распространенные причины разрушения автомобильных термопластов

Отказы литых под давлением термопластичных деталей проявляются в самых разных формах. Часто причиной проблемы является материал selected или процесс производства деталей и компонентов. Когда неисправные детали выходят из машины, важно найти причину отказа, чтобы скорректировать производственный процесс, материал или конструкцию и избежать долгосрочных затрат. Большинство отказов термопластов можно проанализировать с помощью приборов термического анализа. Мы selectрассмотрим два распространенных случая отказа термопластов и покажем, как термический анализ может помочь определить причину отказа.

Случай 1:

Поломка крышки радиоприемника при низких температурах

Крышка радиоприемника, встроенная в приборную панель автомобиля, сломалась по неизвестной причине. Можно предположить, что обработанный материал мог быть загрязнен другими веществами или что для производства сломанной детали был использован неправильный полимерный состав. Поэтому на первом этапе были проведены измерения с помощью прибора NETZSCH DSC 214 Polyma, чтобы найти причину поломки. Этот метод особенно подходит для первой оценки причины поломки, поскольку позволяет получить много сведений о свойствах материала при относительно небольших затратах. Образец из хорошей детали и образец из плохой детали подвергались температурной программе в атмосфере N2 при скорости нагрева 10 К/мин. На рисунке 1 показаны результаты измерений. При температуре выше окружающей среды оба образца демонстрируют одинаковое поведение. Температуры стеклования и пики плавления наблюдаются при одинаковой температуре. Однако в хорошем образце наблюдается второй стеклование при температуре около - 58°C, которое отсутствует в плохом образце. Второй стеклопереход в хорошем образце может быть связан с эластомерным компонентом, который обеспечивает лучшую гибкость в холодном состоянии и ударную прочность. Из-за отсутствия этого компонента в образце плохой детали крышка радиоприемника не обладала гибкостью в холодном состоянии, которую она должна была иметь, и, следовательно, ломалась при низких температурах.

Этот пример - одно из многих применений дифференциальной сканирующей калориметрии для анализа отказов термопластичных деталей.

Случай 2:

Разрушение термопластичной детали под действием напряжения

В полимерах могут происходить интенсивные процессы переноса веществ. Газы, органические растворители, красители, а также влага могут диффундировать в полимеры или через них. Однако поглощенная влага изменяет свойства полимеров. Это касается и механических свойств полимера, например, модуля упругости, который является мерой сопротивления упругой деформации. Разрушение термопластичной детали под нагрузкой также может быть связано с впитыванием влаги в материал. Динамический механический анализатор, оснащенный генератором влажности, может помочь определить механические свойства при различных уровнях влажности. На рисунке 2 образец полиамида 6 (ПА) измерялся при частоте 1 Гц и температуре 40°C в режиме растяжения. Относительная влажность постепенно увеличивалась с 0% до 75% с течением времени. Жесткость (описываемая модулем упругости E') материала измерялась при этих значениях относительной влажности. Хорошо видно, что жесткость материала уменьшается с увеличением относительной влажности. При относительной влажности 50 % модуль упругости уменьшился примерно на 74 %.

Этот пример показывает, насколько важно знать механические свойства полимера в условиях эксплуатации автомобиля и в различных климатических условиях. Соответственно, очень важно использовать термопластичные материалы в конструкции автомобильных деталей и компонентов, которые могут выдерживать такие условия. Два примера распространенных причин разрушения термопластичных материалов показывают, что методы и приборы термического анализа могут помочь определить причины разрушения.измерения с помощью DSC 214 Polyma помогут ответить на широкий спектр вопросов. Получить дополнительную информацию о дифференциальной сканирующей калориметрии можно здесь. Анализ материалов с помощью DMA 242 E Artemis позволяет получить представление о зависящих от температуры вязкоупругих свойствах, таких как жесткость и демпфирование. Подробнее о динамическом механическом анализе здесь.