VDI 3822 Blatt 2 1 3-2012 Failure analysis - Defects of thermoplastic products made of plastics caused by an unfavourable choice of material and by defects in the material.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 Werkstoffauswahl und Fehler im Werkstoff Failure analysis Defects of thermoplastic products made of plastics caused by an un

2、favourable choice of material and by defects in the material VDI 3822 Blatt 2.1.3 / Part 2.1.3 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with res

3、pect to the English translation. VDI-Gesellschaft Materials Engineering (GME) Fachbereich Werkstofftechnik VDI-Handbuch Werkstofftechnik VDI-Handbuch Fabrikplanung und -betrieb, Band 1: Betriebsberwachung/Instandhaltung VDI-Handbuch Kunststofftechnik VDI-Handbuch Produktentwicklung und Konstruktion

4、VDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 3: Verfgbarkeit/Schadensanalyse Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:07/10 Entwurf,deutschFormeredition:07/10Draft,in German onlyZu beziehen durch /Availa

5、ble atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsreserved Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweise 4 3 Checkliste 4 3.1 Anforderungsliste von Informationen 4 3.2 Mgliche In

6、formationsquellen . 5 3.3 Soll-Ist-Vergleiche definierter Anforderungen und untersuchter Eigenschaften . 6 4 Spezifische Empfindlichkeiten einiger Polymerklassen . 10 5 Spezifische Empfindlichkeiten von Zuschlagsstoffen 12 Schrifttum 14 Preliminary note 2 Introduction . 2 1 Scope 4 2 Normative refer

7、ences . 4 3 Checklist . 4 3.1 List of required information 4 3.2 Possible sources of information 5 3.3 Nominal/actual comparison of defined requirements and investigated properties . 7 4 Specific sensitivities of some polymer classes . 11 5 Specific sensitivity of additives . 13 Bibliography . 14 B5

8、5EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 3822 Blatt 2.1.3 / Part 2.1.3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 10

9、00. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtl

10、inien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie 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 guidel

11、ine VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage 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 licen

12、sing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Durch Schadensanalysen sollen die Ursachen fr schadhafte Vernderungen bei Werkstoffen und Produkten bis hin zum Versagen aufgedeckt wer-

13、den. Die sich hieraus ergebenden Erkenntnisse bil-den die Grundlage gezielter Manahmen zur Scha-densabhilfe und -verhtung. Eine der Hauptaufga-ben der Schadensanalyse ist die Auswahl geeigneter Untersuchungsverfahren und die wissenschaftlich fundierte, zusammenfassende Auswertung der Ein-zelergebnis

14、se. Demnach ist es Zweck der Richtlinie: Begriffe zu definieren Schadensarten einheitlich zu benennen und zu beschreiben zur Systematischen Vorgehensweise bei der Schadensanalyse anleiten Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Untersuchungsstellen zu gewhrleisten Voraussetzungen zur nachvollz

15、iehbaren Doku-mentation zu schaffen Einteilung Richtlinienreihe VDI 3822 Blatt 2.1 Gem dem Bild, dass Schden an thermoplasti-schen Kunststoffprodukten durch Fehler in der Kon-struktion (inklusive der Umsetzung von Anforde-rungen), im Werkstoff, in der Verarbeitung und whrend der Nutzung entstehen kn

16、nen, wurde die Richtlinienreihe folgendermaen strukturiert: Die werkstoffbergreifende Richtlinie VDI 3822 behandelt 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

17、sich auf mgliche Ursachen whrend der Nutzung (Blatt 2.1.4 bis Blatt 2.1.9). Introduction The purpose of failure analysis 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 r

18、emedy and prevent failure. One of the main tasks of failure analysis is the selection of appropriate investigation methods and the scien-tifically sound, comprehensive evaluation of the individual findings. Correspondingly, the objective of this guideline is to: provide definitions of terms to desig

19、nate and describe types of failure in a uniform manner provide direction for systematically performing failure analyses ensure the comparability of the results obtained by different analytical laboratories establish requirements for comprehensible documentation Structure of the series of guidelines

20、VDI 3822 Part 2.1 According to the pattern that defects in thermo-plastic products can result from defects in the de-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 3

21、822, which applies to a number of different materials, deals with fun-damental questions of procedure. Three guidelines 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). B55EB1B3E14C2210

22、9E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3822 Blatt 2.1.3 / Part 2.1.3 3 Eine Richtlinie erlutert die bedeutenden in-strumentellen Analysemethoden in der Scha-densanalyse (Blatt 2.1.10). Blatt 2.1.1 Schden an thermop

23、lastischen Kunststoffprodukten durch fehler-hafte Konstruktion Blatt 2.1.2 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten 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 the

24、rmoplastischen Kunststoffprodukten durch mecha-nische Beanspruchung Blatt 2.1.5 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch thermi-sche Beanspruchung Blatt 2.1.6 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch tribolo-gische Beanspruchung Blatt 2.1.7 Schden an thermoplastischen Kunst

25、stoffprodukten durch media-le Beanspruchung Blatt 2.1.8 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch Witte-rungsbeanspruchung Blatt 2.1.9 Schden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch mikro-bielle Beanspruchung Blatt 2.1.10 Bedeutende Analysemethoden fr die Schadensanalyse an thermo

26、-plastischen Kunststoffprodukten Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar 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 Schadensur

27、sachen ist zu bercksichtigen, dass sehr hnliche Schadens-bilder durch unterschiedliche Ursachen bzw. Bean-spruchungsarten entstehen knnen. Insofern kann nicht davon ausgegangen werden, dass eine Scha-densursache eindeutig identifiziert ist, sobald in einem der Beibltter ein Schadensphnomen mit dem v

28、orliegenden Schadensbild bereinstimmt. Es liegt aufgrund der fehlenden Ein-Eindeutigkeit in der Verantwortung des Anwenders dieser Richtli-nie, stets alle Beibltter zu bercksichtigen, sofern nicht das Schadensumfeld Ausschlsse zulsst. One guideline explains significant instrumental analysis methods

29、in failure analysis (Part 2.1.10). Part 2.1.1 Defects of thermoplastic products made of plastics caused by faulty design 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

30、choice of material and by defects in the material Part 2.1.4 Defects of thermoplastic products made of plastics caused 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

31、tribo-logy-induced stress Part 2.1.7 Defects in thermoplastic products made of plastics caused by chemi-cal stress Part 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

32、Part 2.1.10 Significant instrumental analysis methods for failure analysis of pro-ducts made of plastics A catalogue 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

33、 with the guideline VDI 3822. In determining possible causes of failure, it should kept in mind that very similar failure modes can result from different causes and/or types of stress. Hence, it cannot be assumed that the cause of fail-ure has been clearly identified, simply because the failure mode

34、 that presents itself corresponds to one of failure phenomena described in one of the parts of this guideline. This is no clear indication; the user of this guideline is always responsible for taking all of the parts into consideration, unless the failure environment justifies exclusions. B55EB1B3E1

35、4C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3822 Blatt 2.1.3 / Part 2.1.3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 1 Anwendungsbereich In der vorliegenden Richtlinie werden Schden erlutert, die durch eine ungeeignete Auswahl, Einsatz des falschen

36、Werkstoffs oder fehlerhafte Werkstoffe entstehen. Unter dem Werkstoff Kunststoff wird hier die Ge-samtheit aus Polymer, Additiven, Farben, Pigmen-ten, Fllstoffen, Fremdstoffen und Faserverbn-den, wie sie im vorliegenden Anwendungsfall auf-tritt, verstanden werden. Es wird ausschlielich die Werkstoff

37、eignung be-trachtet werden, whrend Fragen der Konstruktion und der Verarbeitung in den entsprechenden Bei-blttern behandelt werden. Neben einer ungeeigne-ten Auswahl eines Werkstoffs kann ein Produkt auch dann in der Nutzung schadhaft geworden sein, weil in der Verarbeitung Fehler aufgetreten sind (

38、siehe auch VDI 3822 Blatt 2.1.2). 1 Scope This guideline discusses defects that result from the choice or the use of unsuitable materials or from defective materials. In this context, plastic, as a material, encompasses all polymers, additives, dyestuffs, pigments, fillers, foreign materials and fib

39、re composites found in the applications under consideration. The focus will be solely on the suitability of the material; questions related to design and process-ing will be dealt with in the corresponding parts. In addition to the choice of an unsuitable material, a product can also exhibit defects

40、 while in use be-cause of defects that occurred during processing (see also VDI 3822 Part 2.1.2). 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 3822:2011-11 Schadensanalyse; Grundlagen und Durchfhrung einer Schadensanalyse 2 Normative r

41、eferences The following document is required for the appli-cation of this guideline: VDI 3822:2011-11 Failure analysis Fundamental and performance of failure analysis 3 Checkliste Es soll berprft werden, ob eine Diskrepanz zwi-schen dem tatschlich vorgefundenen, dem ausge-whlten und dem eigentlich g

42、eeigneten Werkstoff besteht. Dazu mssen zahlreiche Informationen bercksichtigt werden, zu denen in den folgenden Checklisten einige wichtige Punkte und mgliche Informationsquellen aufgefhrt sind. Im Abschnitt 3.1 wird eine Anforderungsliste all-gemein wichtiger Punkte aufgefhrt, die dann mit dem Ist

43、zustand entsprechend Abschnitt 3.3 vergli-chen werden soll. 3.1 Anforderungsliste von Informationen Zu ermittelnde Informationen beinhalten: Material (Werkstoffbezeichnung, Produktna-men, Handelsnamen, Chargennummer) Kennwerte, Nutzung Anfangswerte Toleranz Alterungswert Toleranz vor allem: Nutzungs

44、dauer produktgerechte Beanspruchung Lasten-/Pflichtenheft allgemeine Produkteigenschaften, Produktdaten-bltter, Konstruktionszeichnung, vorgesehene Einsatzbedingungen, vorgesehene Nutzungsdauer 3 Checklist The purpose is to determine whether there is a discrepancy between the material that is actual

45、ly found, the material that was chosen, and the mate-rial that was actually suited. To this end, a wide range of information must be taken into considera-tion; some of the most important points and possi-ble sources of such information are presented in following checklists. A list of important infor

46、mation, which is generally required, can be found in Section 3.1; this informa-tion should then be compared to the actual condi-tions described in Section 3.3. 3.1 List of required information The information to be determined includes: material (material name, product name, trade name, batch number)

47、 properties, use initial values tolerance ageing value tolerance above all: service life stress for which product was designed journal of responsibilities/obligations general product properties, product specifica-tion sheet, design sketches, intended operating conditions, intended service life B55EB

48、1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3822 Blatt 2.1.3 / Part 2.1.3 5 Produktionsprozess: Es soll bercksichtigt wer-den, das bereits in diesem Schritt thermische, mechanische, klimatische Beanspruchunge

49、n auf-treten knnen. mgliche Chargenwechsel Eigenschaften des Rohstoffs, Additive, speziel-le Stabilisatoren, Farben, Pigmente, Fllstoffe eigene Untersuchung von Rckstellmuster Granulat Bauteil (unbehandeltes Neuteil aus den einzelnen Fertigungsschritten, geliefer-tes Teil) Schadensteil Montageanleitungen und -bedingungen Materialkennwerte fr ungealterten und