Zaawansowane techniki badań w rozwiązywaniu problemów materiałowych : badanie przyczyn zniszczenia kół zębatych

Przedmiotem niniejszej pracy było zbadanie i wyjaśnienie przyczyn zniszczenia koła zębatego wykonanego metodą wtrysku z kompozytu PBT/TFFE, stosowanego w zamkach centralnych pojazdów samochodowych. W tym celu zastosowano szereg technik badawczych tj. mikroskopia elektronowa SEM a także różnicowa kalorymetria skaningowa DSC i termograwimetria TGA. Ze względu na dużą różnicę w temperaturach topnienia składników kompozytu - poli(tereftalanem butylenu) (PBT) a politetrafluoroetylenem (PTFE), konieczne było określenie stabilności termicznej poszczególnych polimerów jak również prowadzenie badań termicznych metodą skaningowej kalorymetrii różnicowej w oddzielnych eksperymentach badawczych. Otrzymane mikrografie SEM umożliwiły ocenę przełomów pod kątem obecności niejednorodności i nieciągłości materiału tj. pory, pustki oraz pod względem rozmieszczenia i ułożenia włókna szklanego. W analizie metodami termicznymi zostały określone temperatury charakterystyczne jak również scharakteryzowana struktura krystaliczna badanych materiałów. Powyższe rezultaty pozwoliły na wyciągniecie wniosków dotyczących zarówno jakości, struktury badanego kompozytu jak i jego przetwarzania.

The purpose of this work is to analyze and explain what causes the damage of gear wheel made of PBT/TFFE by injection molding method and used in the central locks of motor vehicles. Numerous techniques were used for this purpose, namely, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetry (TGA). Due to the large difference between melting temperatures of composite ingredients ie. poly(terephthalate butylene) (PBT) and polytetrafluoroethylene (PTFE) it was necessary to determine the thermal stability of individual polymers as well as to conduct thermal research with Differential Scanning Calorimetry method in separate research experiments sets. The obtained SEM micrographs allowed the assessment of fractures for the presence of heterogeneity and material discontinuity, ie. pores, voids, also for fiber replacements and arrangement. Characteristic temperatures and crystalline structure of materials have been determined during thermal analysis. The results above allowed us to draw conclusions in matter of the quality and structure of tested composite as well as its processing.