Динамический механический анализ (ДМА) полимеров и клеев для BMW GS 97036

Стандарт «BMW GS 97036 Динамический механический анализ (ДМА) полимеров и клеев», разработанный многонациональным производителем автомобилей BMW, описывает требования и процедуры испытаний для проведения динамического механического анализа (ДМА) или динамического механического термического анализа (ДМТА) полимерных материалов, эластомеров, пластмасс, клеев и связанных с ними компонентов, используемых в автомобилях BMW.

Динамический механический анализ (ДМА) — широко используемый метод испытания материалов, измеряющий вязкоупругие свойства материала при его деформации под воздействием периодического (колебательного) напряжения. Этот метод, выполняемый путем приложения синусоидальной силы (или напряжения) при изменении температуры, частоты или времени, позволяет выявить следующие основные свойства:

• Модуль хранения: представляет собой упругую (жесткую) составляющую.
• Модуль потерь представляет собой вязкую (рассеивающую энергию) составляющую.
• Коэффициент потерь: отношение модуля потерь к модулю упругости указывает на демпфирующее поведение и переходы, такие как температура стеклования.

Эти свойства имеют решающее значение для применения в автомобильной промышленности, поскольку полимеры, используемые в транспортных средствах, должны выдерживать перепады температур, вибрации, механические нагрузки и воздействие окружающей среды, сохраняя при этом свои эксплуатационные характеристики (например, в уплотнениях, внутренней отделке, клеях, демпфирующих элементах, шлангах или крепежных элементах).

Стандарт BMW GS 97036 тесно связан с международными нормами, такими как стандарт «ISO 6721 Пластмассы — Определение динамических механических свойств», разработанный Международной организацией по стандартизации (ISO).

Методы испытаний обычно включают растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб или кручение. Кручение часто упоминается в описаниях лабораторных испытаний для квалификации BMW. Типичные измеряемые параметры включают:

• температура стеклования
• Температурно-зависимые кривые модуля упругости
• Демпфирующее поведение
• Вторичные переходы
• Точки хрупкости или размягчения

Соответствие материалов требованиям используется для контроля качества поступающих товаров, анализа дефектов и утверждения полимерных компаундов (например, уплотнителей из EPDM-резины, внутренних пластмасс, конструкционных клеев) от поставщиков.

Многие независимые испытательные лаборатории предоставляют разрешение или аккредитацию на проведение испытаний в соответствии со стандартом BMW GS 97036. Это часть процесса обеспечения качества поставщиков BMW, и материалы должны соответствовать этому стандарту, чтобы быть допущенными к использованию в производственных инструментах.

В технических характеристиках материалов, таких как огнестойкий EPDM или другие эластомеры, часто указывается соответствие этому стандарту, приводятся значения, например, температура стеклования около минус 64 градусов для конкретных классов низких температур.

Стандарт BMW GS 97036 необходим, поскольку современные автомобили в значительной степени полагаются на полимерные материалы (пластмассы, эластомеры/резины, клеи, композиты, демпфирующие элементы, уплотнения, отделка салона, шланги, крепежные элементы), которые должны надежно функционировать в широком диапазоне сложных условий эксплуатации.

В отличие от простых статических испытаний (например, испытания на прочность при растяжении при комнатной температуре), динамический механический анализ (ДМА), метод, описанный в этом стандарте, предоставляет критически важную информацию о вязкоупругом поведении в зависимости от времени, температуры и частоты. Это напрямую решает фундаментальные проблемы в автомобилестроении и обеспечении надежности.

Основные причины разработки и внедрения данного стандарта следующие:

• Экстремальные перепады температур при эксплуатации транспортных средств: Автомобили подвергаются значительным колебаниям температуры: например, температура в моторном отсеке может достигать 120-150 градусов, днище и выхлопная система сильно нагреваются, а температура в салоне может колебаться от -40 градусов (холодный запуск зимой) до +80-90 градусов (салон, оставленный на солнце летом). Многие полимеры претерпевают резкие изменения вблизи температуры стеклования. Ниже температуры стеклования они становятся хрупкими, а выше — мягкими и липкими. Динамический механический анализ (ДМА) точно определяет температуру стеклования, вторичные переходы и рабочий температурный диапазон, предотвращая неожиданные отказы (растрескивание уплотнений зимой, провисание деталей салона в жаркую погоду).
• Вибрация и динамические нагрузки: двигатели, трансмиссии, дорожные воздействия и вибрации шасси подвергают компоненты циклическим нагрузкам в широком диапазоне частот. DMA определяет следующие значения:
• Модуль хранения данных (жесткость в динамических условиях)
• Модуль потерь и коэффициент потерь (демпфирование/рассеяние энергии)

Это крайне важно для обеспечения шумо-, вибро- и звукоизоляции (NVH), долговечности виброизоляторов и крепежных элементов, прочности клеевых соединений при усталостных нагрузках, а также предотвращения проблем, связанных с резонансом.

• Долговечность и старение: Полимеры со временем деградируют под воздействием тепла, ультрафиолетового излучения, озона, химических веществ (масел, топлива, чистящих средств), влаги и механических нагрузок. Динамический механический анализ (ДМА) позволяет выявлять ранние изменения модуля или смещение температуры стеклования после испытаний на старение/воздействие погодных условий, что дает BMW возможность прогнозировать срок службы автомобиля и предотвращать проблемы с гарантией (например, протечки уплотнений, дребезжание в салоне, разрушение клея через 5-10 лет).
• Критически важные для безопасности и функциональные характеристики: Примеры компонентов, протестированных в соответствии с этим стандартом, включают:
• Элементы крепления двигателя и элементы крепления трансмиссии (должны изолировать вибрацию, не разрушаясь при высоких температурах).
• Уплотнители дверей / воздухонепроницаемые ленты (EPDM, TPE) (сохраняют гибкость при температуре -40 градусов для предотвращения проникновения воды / шума).
• Конструкционные клеи (обеспечивающие сохранение прочности сцепления при температурах, связанных с ударами, и под динамическими нагрузками).
• Внутренние пластиковые детали (предотвращают скрип, деформацию и хрупкость).
• Звукопоглощающие слои (например, в потолках, полах) (эффективно контролируют шум при различных температурах).

Материал, который кажется приемлемым в статических испытаниях, может показать неудовлетворительные результаты в реальных условиях эксплуатации, если его вязкоупругие свойства выходят за пределы допустимых значений.

• Стабильность поставщиков и гарантия качества: BMW закупает материалы у многочисленных поставщиков по всему миру. Этот стандарт стандартизирует протокол испытаний (режим, скорость нагрева, частота, геометрия образца и т. д.), обеспечивая сопоставимые результаты.

Короче говоря, одних лишь статических механических испытаний недостаточно для полимеров в автомобильной среде. Динамический механический анализ (ДМА) предоставляет BMW данные, необходимые для выбора, квалификации и контроля материалов, обеспечивающих безопасность, комфорт, качество шума и вибрации, долговечность и низкий риск гарантийного обслуживания.

В заключение, стандарт BMW GS 97036 представляет собой специальную спецификацию по испытанию материалов, которая помогает обеспечить надежность и долговечность пластиковых и резиновых компонентов в автомобилях BMW. Этот стандарт является важным ориентиром для характеристики вязкоупругого поведения в реальных условиях эксплуатации.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентным и опытным персоналом, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и помогает в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем услуги по тестированию в соответствии со стандартом BMW GS 97036.