BMW GS 97036 Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) polimerów i klejów

Norma „BMW GS 97036 Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) polimerów i klejów”, opracowana przez BMW, międzynarodowego producenta samochodów, opisuje wymagania i procedury testowe dotyczące przeprowadzania dynamicznej analizy mechanicznej (DMA) lub dynamicznej analizy mechaniczno-termicznej (DMTA) materiałów polimerowych, elastomerów, tworzyw sztucznych, klejów i powiązanych komponentów stosowanych w pojazdach BMW.

Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) to powszechnie stosowana technika badania materiałów, która mierzy właściwości lepkosprężyste materiału podczas jego odkształcania pod wpływem okresowego (oscylacyjnego) naprężenia. Badanie przeprowadzane jest poprzez przyłożenie siły sinusoidalnej (lub naprężenia) przy zmiennej temperaturze, częstotliwości lub czasie. Badanie ujawnia następujące podstawowe właściwości:

• Moduł pamięci: Reprezentuje składową sprężystości (sztywności).
• Moduł stratności przedstawia składnik lepki (rozpraszający energię).
• Współczynnik strat: Stosunek modułu strat do modułu zachowawczego wskazuje na tłumienie i przejścia, takie jak temperatura zeszklenia.

Właściwości te mają kluczowe znaczenie w zastosowaniach motoryzacyjnych, ponieważ polimery w pojazdach muszą być odporne na wahania temperatury, wibracje, obciążenia mechaniczne i wpływy środowiska, zachowując przy tym swoje właściwości użytkowe (np. w uszczelkach, elementach wykończeniowych, klejach, elementach tłumiących, przewodach lub elementach złącznych).

Norma BMW GS 97036 jest ściśle powiązana z normami międzynarodowymi, takimi jak norma „ISO 6721 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie dynamicznych właściwości mechanicznych” opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO).

Metody badań zazwyczaj obejmują rozciąganie, ściskanie, ścinanie, zginanie lub skręcanie. Skręcanie jest często wymieniane w opisach laboratoryjnych testów kwalifikacyjnych BMW. Typowe mierzone parametry obejmują:

• Temperatura zeszklenia
• Krzywe modułu zależne od temperatury
• Zachowanie tłumiące
• Przejścia wtórne
• Kruchość lub punkty mięknienia

Adekwatność materiałowa jest wykorzystywana do kontroli towarów przychodzących, analizy wad i zatwierdzania związków polimerowych (np. uszczelek gumowych EPDM, tworzyw sztucznych do wnętrz, klejów konstrukcyjnych) od dostawców.

Wiele niezależnych laboratoriów badawczych oferuje autoryzację lub akredytację do przeprowadzania badań zgodnie z normą BMW GS 97036. Jest to część procesu zapewnienia jakości dostawców BMW, a materiały muszą spełniać tę normę, aby mogły zostać dopuszczone do stosowania w narzędziach produkcyjnych.

Karty charakterystyki materiałów dla takich związków jak ognioodporny EPDM lub inne elastomery często wymieniają zgodność z tą normą, podając wartości, takie jak temperatura zeszklenia wynosząca około -64 stopni dla określonych klas niskotemperaturowych.

Norma BMW GS 97036 jest konieczna, ponieważ nowoczesne pojazdy w dużej mierze wykorzystują materiały polimerowe (tworzywa sztuczne, elastomery/gumy, kleje, kompozyty, elementy tłumiące, uszczelki, elementy wykończenia wnętrza, przewody, elementy złączne), które muszą niezawodnie funkcjonować w szerokim zakresie wymagających warunków rzeczywistych.

W przeciwieństwie do prostych badań statycznych (np. wytrzymałości na rozciąganie w temperaturze pokojowej), dynamiczna analiza mechaniczna (DMA), metoda opisana w niniejszej normie, dostarcza kluczowych informacji o zachowaniu lepkosprężystym w funkcji czasu, temperatury i częstotliwości. Bezpośrednio odnosi się to do fundamentalnych wyzwań w inżynierii motoryzacyjnej i niezawodności.

Główne powody opracowania i wdrożenia tej normy są następujące:

• Ekstremalne wahania temperatury podczas eksploatacji pojazdu: Pojazdy podlegają dużym wahaniom temperatury: na przykład komora silnika osiąga co najmniej 120-150 stopni, podwozie i układ wydechowy stają się bardzo gorące, a wnętrze osiąga temperatury od -40 stopni (zimny rozruch zimą) do +80-90 stopni (kabina pozostawiona na słońcu latem). Wiele polimerów ulega gwałtownym zmianom w pobliżu temperatury zeszklenia. Poniżej temperatury zeszklenia stają się kruche, a powyżej – miękkie i lepkie. Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) precyzyjnie określa temperaturę zeszklenia, przejścia wtórne oraz zakres temperatur użytkowych, zapobiegając nieoczekiwanym awariom (pękaniu uszczelnień zimą, osiadaniu elementów wewnętrznych w upały).
• Wibracje i obciążenia dynamiczne: Silniki, układy napędowe, obciążenia nawierzchni i drgania podwozia narażają komponenty na cykliczne obciążenia w szerokim zakresie częstotliwości. DMA definiuje następujące wartości:
• Moduł pamięci (sztywność w warunkach dynamicznych)
• Moduł strat i współczynnik strat (tłumienie/rozpraszanie energii)

Ma to zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia parametrów NVH (hałas, wibracje, szorstkość), trwałości izolatorów drgań i elementów złącznych, połączeń klejowych poddawanych zmęczeniu materiału oraz zapobiegania problemom z rezonansem.

• Długotrwała trwałość i starzenie: Polimery ulegają degradacji z czasem pod wpływem ciepła, promieniowania UV, ozonu, chemikaliów (olejów, paliw, środków czyszczących), wilgoci i naprężeń mechanicznych. Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) wykrywa wczesne zmiany w module lub zmiany temperatury zeszklenia po testach starzenia/ekspozycji na warunki atmosferyczne, umożliwiając BMW przewidywanie żywotności pojazdu i zapobieganie problemom gwarancyjnym (np. nieszczelności uszczelek, grzechotaniu wnętrza, uszkodzeniu klejów po 5-10 latach).
• Krytyczne dla bezpieczeństwa i funkcjonalne parametry: Przykłady komponentów testowanych zgodnie z tą normą obejmują:
• Elementy mocowania silnika i skrzyni biegów (muszą izolować drgania i nie ulegać uszkodzeniu w wysokich temperaturach).
• Uszczelki drzwiowe / paski hermetyczne (EPDM, TPE) (zachowują elastyczność w temperaturze -40 stopni, zapobiegając przedostawaniu się wody / hałasowi).
• Kleje konstrukcyjne (zachowujące wytrzymałość kleju w temperaturach narażonych na uderzenia i pod obciążeniami dynamicznymi).
• Plastiki wewnętrzne (zapobiegają skrzypieniu, odkształceniom i kruchości).
• Warstwy tłumiące (np. w sufitach, podłogach) (skutecznie kontrolują hałas w zmiennych temperaturach).

Materiał, który wydaje się akceptowalny w testach statycznych, może dać słabe wyniki w rzeczywistych warunkach, jeśli jego właściwości lepkosprężyste nie mieszczą się w dopuszczalnych granicach.

• Spójność dostawców i gwarancja jakości: BMW pozyskuje materiały od wielu dostawców z całego świata. Norma ta standaryzuje protokół testowy (tryb, szybkość nagrzewania, częstotliwość, geometrię próbki itp.), zapewniając porównywalność wyników.

Krótko mówiąc, same statyczne testy mechaniczne są niewystarczające w przypadku polimerów stosowanych w motoryzacji. Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) dostarcza BMW danych niezbędnych do wyboru, kwalifikacji i kontroli materiałów, które zapewniają bezpieczeństwo, komfort, jakość NVH (hałas, hałas, wibracje), trwałość i niskie ryzyko gwarancyjne.

Podsumowując, norma BMW GS 97036 to specyfikacja dotycząca badań materiałowych, która pomaga zapewnić niezawodność i trwałość elementów z tworzyw sztucznych i gumy w samochodach BMW. Norma ta stanowi ważne odniesienie do charakterystyki właściwości lepkosprężystych w realistycznych warunkach eksploatacji.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą BMW GS 97036.