09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
Анализ отказов автомобильных термопластичных деталей с помощью DMA
Термопластичные детали могут выйти из строя. Однако когда они выходят из строя, первоочередной задачей является определение первопричины отказа и ее устранение.
Анализ отказов деталей из термопластов, полученных литьем под давлением, требует высокого уровня знаний в области материаловедения, производственных методов и аналитических приборов. Существует широкий спектр сценариев отказов. Они варьируются от неправильного использования и непреднамеренных условий эксплуатации до конструктивных недостатков, проблем формовки, стрессов, перегрузок и деградации в процессе эксплуатации.
NETZSCH Приборы для термического анализа - мощные инструменты для анализа отказов
Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК ) позволяет ответить на такие вопросы, как
- Загрязнен ли материал другим материалом?
- Соответствует ли спецификация поставщика на состав материала для моего термопластичного изделия?
- Какова степень кристалличности материала? Есть ли вероятность посткристаллизации?
Термогравиметрический анализ (ТГА) помогает найти ответы на следующие вопросы
- Содержит ли материал необходимое количество наполнителей, пластификаторов и модификаторов?
- Является ли материал термически стабильным, чтобы выдерживать рабочие температуры?
- Впитывает ли материал воду?
Термомеханический анализ (ТМА) позволяет ответить на такие вопросы, как
- Изменяет ли материал свои размеры при рабочих температурах?
- Имеются ли остаточные напряжения в формованной детали?
Динамико-механический анализ (DMA) также играет важную роль в поиске причины отказа детали. Использование DMA позволяет получить ответы на такие вопросы, как
- Обладает ли материал требуемыми механическими свойствами при рабочих температурах?
- Деградирует ли материал быстрее, чем ожидалось?
- Теряет ли материал свои механические свойства из-за взаимодействия с жидкостями?
В этой статье мы более подробно рассмотрим анализ отказов термопластичных деталей с помощью DMA.
Распространенные причины отказа автомобильных термопластичных деталей
Отказ литых под давлением термопластичных деталей проявляется во многих формах. Часто причиной проблемы является материал selected или процесс, используемый для производства деталей и компонентов. При возникновении дефектных деталей важно найти причину отказа, чтобы можно было скорректировать производственный процесс, материал или конструкцию во избежание долгосрочных затрат.
Мы исследовали один из распространенных случаев поломки термопластов и показали, как динамико-механический анализ может помочь определить причину поломки:
.
Разрушение термопластичной детали под нагрузкой
В полимерах газы, органические растворители, красители, а также влага могут диффундировать в материал или проходить через него. 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 проникновением влаги в материал. Динамический механический анализатор (DMA), 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. Поэтому очень важно использовать термопластичные материалы при разработке автомобильных деталей и узлов, которые работают достаточно эффективно в этих условиях. Более того, этот пример распространенной причины разрушения термопластичных материалов показывает, как динамико-механический анализ может помочь определить причины разрушения. Анализ материалов с помощью DMA 242 E Artemis позволяет получить представление о зависящих от температуры вязкоупругих свойствах, таких как жесткость и демпфирование.
Узнайте больше об анализе отказов пластмассовых деталей с помощью динамико-механического анализа:
Зарегистрируйтесь на наш вебинар на March, 16!
Джеффри Янсен - эксперт в области анализа отказов, и в этом интервью с доктором Натали Рудольф он расскажет о своей работе. Он ответит на вопросы о наиболее распространенных отказах, о том, что одной из основных причин является ползучесть и как ее можно проанализировать с помощью динамического механического анализа.
Сессия 1: 10 - 11 AM CET / 5 PM CST
Сессия 2: 4 - 5 PM CET / 11 AM EDT
