VDI 3822 Blatt 2 1 2-2012 Failure analysis - Defects of thermoplastic products made of plastics caused by faulty processing.pdf

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1、 ICS 03.100.40, 83.080.20 VDI-RICHTLINIEN Januar 2012 January 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Schadensanalyse Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehlerhafte Verarbeitung Failure analysis Defects of thermoplastic products made of plastics caused by faulty processing VDI 3822 Blatt

2、 2.1.2 / Part 2.1.2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authoritative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Materials Engineering (GME

3、) Fachbereich Werkstofftechnik VDI-Handbuch Werkstofftechnik VDI-Handbuch Fabrikplanung und -betrieb, Band 1: Betriebsberwachung/Instandhaltung VDI-Handbuch Kunststofftechnik VDI-Handbuch Produktentwicklung und Konstruktion VDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 3: Verfgbarkei

4、t/Schadensanalyse Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:10.10Entwurf, deutschFormeredition:10/10Draft,inGerman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeu

5、tscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweise 5 3 Schden durch die Verarbeitung . 5 3.1 Augenscheinliche Phnomene . 4 3.2 Morphologische Phnomene 14 4 Bilder 22 Schrifttum 32 Preliminary note . 2 Introduction

6、 2 1 Scope . 4 2 Normative references 5 3 Defects resulting from processing 5 3.1 Visually observable phenomena . 5 3.2 Morphological phenomena . 15 4 Figures . 22 Bibliography . 32 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 3822 Blatt 2.1.2 / Part 2.1.2 Alle Rechte v

7、orbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, j

8、eweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-R

9、ichtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), s

10、torage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all hono

11、rary contributors to this guideline. Einleitung Durch Schadensanalysen sollen die Ursachen fr schadhafte Vernderungen bei Werkstoffen und Produkten bis hin zum Versagen aufgedeckt wer-den. Die sich hieraus ergebenden Erkenntnisse bil-den die Grundlage gezielter Manahmen zur Scha-densabhilfe und -ver

12、htung. Eine der Hauptaufga-ben der Schadensanalyse ist die Auswahl geeigneter Untersuchungsverfahren und die wissenschaftlich fundierte, zusammenfassende Auswertung der Ein-zelergebnisse. Demnach ist es Zweck der Richtlinie: Begriffe zu definieren Schadensarten einheitlich zu benennen und zu beschre

13、iben zur Systematischen Vorgehensweise bei der Schadensanalyse anleiten Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Untersuchungsstellen zu gewhrleisten Voraussetzungen zur nachvollziehbaren Doku-mentation zu schaffen Einteilung Richtlinienreihe VDI 3822 Blatt 2.1 Gem dem Bild, dass Schden an ther

14、moplasti-schen Kunststoffprodukten durch Fehler in der Kon-struktion (inklusive der Umsetzung von Anforde-rungen), im Werkstoff, in der Verarbeitung und whrend der Nutzung entstehen knnen, wurde die Richtlinienreihe folgendermaen strukturiert: Die werkstoffbergreifende Richtlinie VDI 3822 behandelt

15、Grundlegendes zur Vorgehensweise. Drei Richtlinien beschreiben mgliche Ursa-chen, die bereits vor der Nutzung auftreten knnen (Blatt 2.1.1 bis Blatt 2.1.3). Sechs Richtlinien beziehen sich auf mgliche Ursachen whrend der Nutzung (Blatt 2.1.4 bis Blatt 2.1.9). Introduction The purpose of failure anal

16、ysis is to discover the causes of defective changes in materials and prod-ucts that ultimately lead to failure. The findings thereby obtained provide a basis for targeted measures to remedy and prevent failure. One of the main tasks of failure analysis is the selection of appropriate investigation m

17、ethods and the scien-tifically sound, comprehensive evaluation of the individual findings. Correspondingly, the objective of this guideline is to: provide definitions of terms to designate and describe types of failure in a uniform manner provide direction for systematically performing failure analy

18、ses ensure the comparability of the results obtained by different analytical laboratories establish requirements for comprehensible documentation Structure of the series of guidelines VDI 3822 Part 2.1 According to the pattern that defects in thermo-plastic products can result from defects in the de

19、-sign (including the implementation of require-ments), materials, manufacturing process and as a result of wear, this series of guidelines is structured as follows: The guideline VDI 3822, which applies to a number of different materials, deals with fun-damental questions of procedure. Three guideli

20、nes describe possible causes that can occur before use (Part 2.1.1 to Part 2.1.3). Six guidelines are related to possible causes during use (Part 2.1.4 to Part 2.1.9). B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf

21、2012 VDI 3822 Blatt 2.1.2 / Part 2.1.2 3 Eine Richtlinie erlutert die bedeutenden in-strumentellen Analysemethoden in der Scha-densanalyse (Blatt 2.1.10). Blatt 2.1.1 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehler-hafte Konstruktion Blatt 2.1.2 Schden an thermoplastischen Kunststoffpro

22、dukten durch fehler-hafte Verarbeitung Blatt 2.1.3 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehler-hafte Werkstoffauswahl und Fehler im Werkstoff Blatt 2.1.4 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch mecha-nische Beanspruchung Blatt 2.1.5 Schden an thermoplastischen Kunststo

23、ffprodukten durch thermi-sche Beanspruchung Blatt 2.1.6 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch tribolo-gische Beanspruchung Blatt 2.1.7 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch media-le Beanspruchung Blatt 2.1.8 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch Witte-

24、rungsbeanspruchung Blatt 2.1.9 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch mikro-bielle Beanspruchung Blatt 2.1.10 Bedeutende Analysemethoden fr die Schadensanalyse an thermo-plastischen Kunststoffprodukten Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet ab

25、rufbar unter www.vdi.de/3822. Die Richtlinien VDI 3822 Blatt 2.1.1 bis Blatt 2.1.10 gelten jeweils nur in Verbindung mit der Richtlinie VDI 3822. Bei der Ermittlung mglicher Schadensursachen ist zu bercksichtigen, dass sehr hnliche Schadens-bilder durch unterschiedliche Ursachen bzw. Be-anspruchungs

26、arten entstehen knnen. Insofern kann nicht davon ausgegangen werden, dass eine Schadensursache eindeutig identifiziert ist, sobald in einem der Beibltter ein Schadensphnomen mit dem vorliegenden Schadensbild bereinstimmt. Es liegt aufgrund der fehlenden Ein-Eindeutigkeit in der Verantwortung des Anw

27、enders dieser Richtli-nie, stets alle Beibltter zu bercksichtigen, sofern nicht das Schadensumfeld Ausschlsse zulsst. One guideline explains significant instrumental analysis methods in failure analysis (Part 2.1.10). Part 2.1.1 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by faulty des

28、ign Part 2.1.2 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by faulty processing Part 2.1.3 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by an un-favourable choice of material and by defects in the material Part 2.1.4 Defects of thermoplastic products made of plastics cause

29、d by me-chanical stress Part 2.1.5 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by thermal stress Part 2.1.6 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by tribo-logy-induced stress Part 2.1.7 Defects in thermoplastic products made of plastics caused by chemi-cal stress Pa

30、rt 2.1.8 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by weather-induced stress Part 2.1.9 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by micro-bial stress Part 2.1.10 Significant instrumental analysis methods for failure analysis of pro-ducts made of plastics A catalogue

31、of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/3822. The guidelines VDI 3822 Part 2.1.1 to Part 2.1.10 are valid only in conjunction with the guideline VDI 3822. In determining possible causes of failure, it should kept in mind that very similar fai

32、lure modes can result from different causes and/or types of stress. Hence, it cannot be assumed that the cause of failure has been clearly identified, simply because the failure mode that presents itself corresponds to one of failure phenomena described in one of the parts of this guideline. This is

33、 no clear indication; the user of this guide-line is always responsible for taking all of the parts into consideration, unless the failure environment justifies exclusions. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3822 Blatt 2.1.2 / Part 2.1.2 Alle Rechte vorbehalte

34、n Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 1 Anwendungsbereich In dieser Richtlinie werden nur Schden berck-sichtigt, die ihren Ursprung in der Verarbeitung (Spritzgieen) haben. Sie weist darber hinaus auf Verarbeitungsfehler hin, die unter kritischen Ein-satzbedingungen zu Ausfllen fhren. D

35、ie Richtli-nie beschreibt die Verarbeitungsqualitt von Bau-teilen, zeigt Schden und deren Auslser auf, wel-che in der Verarbeitung begrndet sind, und sie soll dem Schadensanalytiker als Leitfaden dienen. Die Qualitt von Thermoplastbauteilen wird von sehr vielen Parametern bei der Verarbeitung beein-

36、flusst und jeder einzelne Parameter kann einen Schaden verursachen bzw. begnstigen. Die ge-fundenen Verarbeitungsfehler sind auf ihre Rele-vanz bei den Ausfllen und bei der Schadensent-stehung zu bewerten. 1 Scope This guideline deals only with defects that are caused by processing (injection mouldi

37、ng). It also addresses processing defects that can lead to fail-ure under critical operating conditions. This guide-line describes the processing quality of compo-nents and presents defects and causes of failure that result from processing; it is intended to serve as a guide for failure analysts. Th

38、e quality of thermoplastic components is influ-enced during processing by numerous parameters, and each of these parameters can cause or promote a defect. The processing defects found by the ana-lyst shall be assessed according to their relevance and the role they played in causing the failure. 3.1

39、Augenscheinliche Phnomene 3.1.1 Erscheinungen an der Oberflche Schadensphnomen Effekt/Ursache Bild Raue Oberflche Die Gte der Bauteiloberflche entspricht nicht den Anforderungen, das heit, die Werkzeugoberflche ist ungengend abgeformt. Auerdem knnen Fasern und/oder Fllstoffe unvollstndig in die Kuns

40、tstoffmatrix eingebettet sein. Werkzeugoberflche zu kalt Massetemperatur zu gering Einspritzgeschwindigkeit zu gering 1, 2 Glanzabweichungen Eine Abweichung im Glanzeindruck gegenber der blichen Bauteiloberflche entsteht durch Unterschiede in der Oberflchenrauigkeit. Glatte Bereiche er-scheinen wege

41、n der Lichtreflexion glnzend, raue Bereiche matt. Bevorzugte Stellen sind: Wanddickensprung Bindenhte Anschnitt Einfallstellen (siehe auch Abschnitt 3.1.3) zu hohe Einspritzgeschwindigkeit (Spritzhaut gleitet von der Werkzeugwand ab) zu niedrige Werkzeugtemperatur zu wenig Nachdruck/-zeit 3 Fremdein

42、schluss Einschlsse weisen eine andere Farbe als das Bauteil auf. Sie sehen manchmal wie verbranntes Material aus. Materialverwechslung oder -verschmutzung nach Materialwechsel die Maschine nicht gereinigt thermisch geschdigtes Material aus Strmungstotrumen (tote Ecken) 4 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43E

43、DB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3822 Blatt 2.1.2 / Part 2.1.2 5 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 3822:2011-11 Schadensanalyse; Grundlagen und

44、Durchfhrung einer Schadensanalyse 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guideline: VDI 3822:2011-11 Failure analysis; Fundamentals and performance of failure analysis 3 Schden durch die Verarbeitung Zuerst werden in dieser Richtlinie d

45、ie von auen sichtbaren augenscheinlichen Phnomene bei Ver-arbeitungsfehlern aufgegriffen und durch Beispiel-bilder dargestellt. Normalerweise sind viele dieser Fehler direkt mit dem Auge erfassbar. Die Ver-deutlichung der Phnomene erfolgt teilweise auch mit mikroskopischen und rasterelektronenmikro-

46、skopischen Bildern. Nachfolgend werden die im Innern der Werkstoff-gefge sichtbaren morphologischen Phnomene durch mikroskopische und rasterelektronenmikro-skopische Bilder veranschaulicht. Sind weitere Analysenmethoden notwendig, werden diese ge-sondert erwhnt. 3 Defects resulting from processing T

47、his guideline will begin by addressing, and then providing illustrated examples of, phenomena re-lated to faulty processing that can be recognised through visual observation. Normally, many of these defects can be recognised by the naked eye. These phenomena are sometimes more clearly illustrated by

48、 using microscopic images or images generated by a scanning electron microscope. Subsequently, morphological phenomena that are recognisable within the microstructure of the mate-rial will be illustrated by microscopic images or images generated by a scanning electron micro-scope. Any additional ana

49、lysis methods that may be required will be cited separately. 3.1 Visually observable phenomena 3.1.1 Imperfections on the surface Failure phenomenon Effect/cause Figure Rough surface The quality of the component surface does not meet specifications, i.e. the surface of the mould has not been sufficiently replicated. In addition, fibres and/or fillers may not be completely embedded in