BMW GS 97036 Dynamická mechanická analýza (DMA) polymérov a lepidiel

Norma „BMW GS 97036 Dynamická mechanická analýza (DMA) polymérov a lepidiel“, ktorú vyvinula spoločnosť BMW, nadnárodný výrobca vozidiel, opisuje požiadavky a testovacie postupy na vykonávanie dynamickej mechanickej analýzy (DMA) alebo dynamickej mechanickej termickej analýzy (DMTA) polymérnych materiálov, elastomérov, plastov, lepidiel a súvisiacich komponentov používaných vo vozidlách BMW.

Dynamická mechanická analýza (DMA) je široko používaná technika testovania materiálov, ktorá meria viskoelastické vlastnosti materiálu pri jeho deformácii v dôsledku periodického (oscilačného) namáhania. Test, ktorý sa vykonáva pôsobením sínusovej sily (alebo napätia) pri zmene teploty, frekvencie alebo času, odhaľuje nasledujúce základné vlastnosti:

• Úložný modul: Predstavuje elastickú (tuhostnú) zložku.
• Modul straty predstavuje viskóznu (energiu rozptyľujúcu) zložku.
• Stratový faktor: Pomer stratového modulu k akumulačnému modulu indikuje tlmiace správanie a prechody, ako je teplota skleného prechodu.

Tieto vlastnosti sú kritické pre automobilové aplikácie, pretože polyméry vo vozidlách musia odolávať teplotným výkyvom, vibráciám, mechanickému zaťaženiu a vplyvom prostredia a zároveň si zachovať svoj výkon (napr. v tesneniach, interiérových obloženiach, lepidlách, tlmiacim prvkoch, hadiciach alebo upevňovacích prvkoch).

Norma BMW GS 97036 je úzko prepojená s medzinárodnými normami, ako je norma „ISO 6721 Plasty – Stanovenie dynamických mechanických vlastností“, ktorú vypracovala Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO).

Skúšobné metódy zvyčajne zahŕňajú ťahové, tlakové, šmykové, ohybové alebo torzné režimy. Torzia sa často spomína v laboratórnych popisoch kvalifikačných testov BMW. Medzi typické merané parametre patria:

• Teplota skleného prechodu
• Krivky modulu závislé od teploty
• Tlmivé správanie
• Sekundárne prechody
• Krehkosť alebo body mäknutia

Materiálna primeranosť sa používa na kontrolu vstupného tovaru, analýzu chýb a schvaľovanie polymérnych zmesí (napr. gumových tesnení EPDM, interiérových plastov, štrukturálnych lepidiel) od dodávateľov.

Mnohé nezávislé testovacie laboratóriá ponúkajú autorizáciu alebo akreditáciu na vykonávanie testov podľa normy BMW GS 97036. Toto je súčasťou procesu zabezpečenia kvality dodávateľov spoločnosti BMW a materiály musia spĺňať túto normu, aby boli schválené na použitie vo výrobných nástrojoch.

V materiálových listoch pre zlúčeniny, ako je napríklad EPDM s ochranou proti ohňu alebo iné elastoméry, sa často uvádza súlad s touto normou, pričom sa pre špecifické nízkoteplotné triedy uvádzajú hodnoty, ako napríklad teploty skleného prechodu okolo mínus 64 stupňov.

Norma BMW GS 97036 je nevyhnutná, pretože moderné vozidlá sa vo veľkej miere spoliehajú na polymérne materiály (plasty, elastoméry/gumy, lepidlá, kompozity, tlmiace prvky, tesnenia, vnútorné obloženie, hadice, spojovacie prvky), ktoré musia spoľahlivo fungovať v širokej škále náročných reálnych podmienok.

Na rozdiel od jednoduchých statických skúšok (napr. pevnosť v ťahu pri izbovej teplote) poskytuje dynamická mechanická analýza (DMA), metóda opísaná v tejto norme, kritické informácie o viskoelastickom správaní ako funkcii času, teploty a frekvencie. To priamo rieši základné výzvy v automobilovom inžinierstve a spoľahlivosti.

Hlavné dôvody pre vývoj a implementáciu tejto normy sú nasledovné:

• Extrémne teplotné výkyvy počas prevádzky vozidla: Vozidlá zažívajú veľké teplotné výkyvy: napríklad motorový priestor dosahuje teplotu najmenej 120 – 150 stupňov, podvozok a výfukové priestory sa veľmi zahrievajú a interiér dosahuje teploty od –40 stupňov (studený štart v zime) do +80 – 90 stupňov (kabína ponechaná na slnku v lete). Mnohé polyméry prechádzajú dramatickými zmenami v blízkosti teploty skleného prechodu. Pod teplotou skleného prechodu sa stávajú krehkými a nad ňou sa stávajú mäkkými a lepkavými. Dynamicko-mechanická analýza (DMA) presne určuje teplotu skleného prechodu, sekundárne prechody a použiteľný teplotný rozsah, čím sa predchádza neočakávaným poruchám (praskanie tesnení v zime, prehýbanie vnútorných častí v horúcom počasí).
• Vibrácie a dynamické zaťaženie: Motory, hnacie ústrojenstvo, vstupy z vozovky a vibrácie podvozku vystavujú komponenty cyklickému zaťaženiu v širokom frekvenčnom rozsahu. DMA definuje nasledujúce hodnoty:
• Úložný modul (tuhosť za dynamických podmienok)
• Modul strát a faktor strát (tlmenie/rozptyl energie)

Toto je nevyhnutné pre výkon NVH (hluk, vibrácie, drsnosť), trvanlivosť vibračných izolátorov a spojovacích prvkov, lepené spoje pri únave materiálu a prevenciu problémov s rezonanciou.

• Dlhodobá trvanlivosť a starnutie: Polyméry sa časom degradujú v dôsledku tepla, UV žiarenia, ozónu, chemikálií (oleje, palivá, čistiace prostriedky), vlhkosti a mechanického namáhania. Dynamická mechanická analýza (DMA) detekuje včasné zmeny v module alebo posun teploty skleného prechodu po testoch starnutia/poveternosti, čo umožňuje spoločnosti BMW predpovedať životnosť vozidla a predchádzať problémom so zárukou (napr. netesné tesnenia, hrkotanie interiéru, zlyhanie lepidiel po 5 – 10 rokoch).
• Bezpečnosť a funkčnosť kritické z hľadiska bezpečnosti: Medzi príklady komponentov testovaných podľa tejto normy patria:
• Prvky upevnenia motora a prvky upevnenia prevodovky (musia izolovať vibrácie bez toho, aby sa pri vysokých teplotách zrútili).
• Tesnenia dverí / vzduchotesné pásky (EPDM, TPE) (zostávajú flexibilné aj pri -40 stupňoch, aby sa zabránilo vniknutiu vody / hluku).
• Konštrukčné lepidlá (udržiavajúce lepiacu silu pri nárazových teplotách a dynamickom zaťažení).
• Vnútorné plasty (zabraňujú vŕzganiu, deformácii alebo krehkosti).
• Tlmiace vrstvy (napr. v stropoch, podlahách) (účinne regulujú hluk pri rôznych teplotách).

Materiál, ktorý sa v statických testoch javí ako prijateľný, môže v reálnom použití priniesť slabé výsledky, ak jeho viskoelastické vlastnosti prekročia prijateľné limity.

• Konzistentnosť dodávateľov a zabezpečenie kvality: Spoločnosť BMW získava materiály od mnohých dodávateľov z celého sveta. Táto norma štandardizuje testovací protokol (režim, rýchlosť ohrevu, frekvencia, geometria vzorky atď.), čím zabezpečuje porovnateľné výsledky.

Stručne povedané, samotné statické mechanické testy nestačia pre polyméry v automobilovom prostredí. Dynamická mechanická analýza (DMA) poskytuje spoločnosti BMW údaje potrebné na výber, kvalifikáciu a kontrolu materiálov, ktoré poskytujú bezpečnosť, pohodlie, kvalitu NVH, odolnosť a nízke záručné riziko.

Záverom možno povedať, že norma BMW GS 97036 je špecifická špecifikácia pre testovanie materiálov, ktorá pomáha zabezpečiť spoľahlivosť a trvanlivosť plastových a gumených komponentov v automobiloch BMW. Táto norma je dôležitým referenčným bodom pre charakterizáciu viskoelastického správania za reálnych prevádzkových podmienok.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov riadenia. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou BMW GS 97036.