Inledning
Delar av polymera material används i stor utsträckning inom alla områden där viktminskning och kostnadseffektiv produktion spelar en avgörande roll. Även om formsprutade detaljer i termoplastmaterial har använts inom fordonsindustrin i årtionden fortsätter efterfrågan på lättviktslösningar för moderna bilar att öka. Särskilt för utvecklingen av elfordon och för att sänkaCO2-utsläppen används allt fler fordonskomponenter tillverkade av lätta material.
Den ökade användningen av plast kräver ett sätt att säkerställa konsekvent kvalitet och stabilitet hos delarna. Här spelar materialanalys en viktig roll. Delarnas mekaniska egenskaper påverkas i hög grad av många processteg. Till exempel kan en enkel målning av en plast förändra dess fysiska egenskaper så mycket att den i värsta fall går sönder när den utsätts för en rimlig belastning. Därför är det viktigt att garantera en konstant kvalitet på materialen genom hela tillverkningsprocessen, från början till slut. Termiska analysmetoder, som t.ex. differential scanning calorimetry (DSC), är idealiska verktyg för frågor som dessa. I det aktuella fallet uppvisade en huskomponent tillverkad av glasfiberförstärkt polyamid 6 försprödning vid klämkroken under anslutningen till klämförbanden. Under installationen av delen gick klämman sönder. Vid sådana fel är det viktigt att undersöka alla potentiella påverkansfaktorer genom hela tillverkningskedjan.
Testresultat
DSC-analys av den skadade delen och en iO-kontrolldel identifierade snabbt orsaken till felet. DSC-kurvorna visas i figur 1. För analys av materialsammansättningen utvärderas alltid deandra värmekurvorna eftersom eventuella effekter av den termiska historiken inte längre finns kvar. Tillsammans med provets glasövergång vid 50,9°C uppvisade kontrolldelen (grön kurva) en smältande EndotermEn provövergång eller en reaktion är endoterm om det behövs värme för omvandlingen.endoterm vid 221°C med en smältentalpi på 53,7 J/g (typiskt för ren PA 6). NiO-delen (skadad) uppvisade dock ett mätbart annorlunda beteende, med en topptemperatur vid 215°C och en entalpi på 45,2 J/g.
Smältprofilen för niO-delen, som visas i en förstorad skala i figur 2, visar också en andra topp vid 239°C. Resultaten av DSC-mätningarna visar att materialet i den skadade delen inte längre är ren polyamid 6 utan snarare en blandning av polyamid 6 och polyamid 66. Dessa två komponenter kan bilda en eutektik, vilket förklarar förskjutningen av smälttemperaturen från 221°C (ren PA 6) till 215°C (PA 6 + PA 66). Skillnaderna mellan de två proverna kan också ses från deras olika kristallisationsprofiler under kylning (figur 3.)
I DSC-analysen observeras KristalliseringKristallisation är den fysiska processen av härdning under bildandet och tillväxten av kristaller. Under denna process frigörs kristallisationsvärme.kristallisering som en ExotermEn provövergång eller en reaktion är exoterm om värme genereras.exoterm effekt. Den förstorade skalningen i figur 4 visar dessutom en högre starttemperatur för KristalliseringKristallisation är den fysiska processen av härdning under bildandet och tillväxten av kristaller. Under denna process frigörs kristallisationsvärme.kristallisering av materialet från iO-delen vid 217°C, jämfört med 203°C för det rena PA6-provet. Toppens area är också mindre för iO-delen.
Slutsats
Detta exempel visar tydligt att materialsammansättningen har ett mätbart inflytande på egenskaperna hos en färdig detalj och att fel kan undvikas genom att använda termisk analys för att övervaka kvaliteten på råmaterialet. Kvalitetskontrollen kan utföras med relativt liten ansträngning med hjälp av termisk analys med DSC.