VDI 3822 Blatt-2-1-2 2012-01.pdf

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Januar 2012 ICS 03.100.40, 83.080.20 VDI-RICHTLINIEN January 2012 VEREIN
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    ICS 03.100.40, 83.080.20 VDI-RICHTLINIEN   Januar 2012 January 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Schadensanalyse Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehlerhafte Verarbeitung Failure analysis Defects of thermoplastic products made of plastics caused by faulty processing VDI 3822 Blatt 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)   Fachbereich Werkstofftechnik   VDI-Handbuch Werkstofftechnik VDI-Handbuch Fabrikplanung und -betrieb, Band 1: Betriebsüberwachung/Instandhaltung VDI-Handbuch Kunststofftechnik VDI-Handbuch Produktentwicklung und Konstruktion VDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 3: Verfügbarkeit/Schadensanalyse    F  r   ü   h  e  r  e   A  u  s  g  a   b  e  :   1   0 .   1   0   E  n   t  w  u  r   f ,   d  e  u   t  s  c   h   F  o  r  m  e  r  e   d   i   t   i  o  n  :   1   0   /   1   0   D  r  a   f   t ,   i  n   G  e  r  m  a  n  o  n   l  y   Inhalt Seite Contents  Page   Vorbemerkung ....................................................... 2 Einleitung ............................................................... 2 1 Anwendungsbereich  ....................................... 4  2 Normative Verweise  ........................................ 5  3 Schäden durch die Verarbeitung  ................... 5   3.1   Augenscheinliche Phänomene ................. 4 3.2 Morphologische Phänomene .................... 14 4   Bilder   ................................................................ 22   Schrifttum .............................................................. 32 Preliminary note ..................................................... 2 Introduction ............................................................ 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   – 2 – VDI 3822 Blatt 2.1.2 / Part 2.1.2 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 Übersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstän-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-Merkblättern geregelt sind, möglich. 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 guideline 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 licensing 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 für schadhafte Veränderungen bei Werkstoffen und Produkten bis hin zum Versagen aufgedeckt wer-den. Die sich hieraus ergebenden Erkenntnisse bil-den die Grundlage gezielter Maßnahmen zur Scha-densabhilfe und -verhütung. 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  beschreiben    zur Systematischen Vorgehensweise bei der Schadensanalyse anleiten    Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Untersuchungsstellen zu gewährleisten    Voraussetzungen zur nachvollziehbaren Doku-mentation zu schaffen Einteilung Richtlinienreihe VDI 3822 Blatt 2.1 Gemäß dem Bild, dass Schäden an thermoplasti-schen Kunststoffprodukten durch Fehler in der Kon-struktion (inklusive der Umsetzung von Anforde-rungen), im Werkstoff, in der Verarbeitung und während der Nutzung entstehen können, wurde die Richtlinienreihe folgendermaßen strukturiert:    Die werkstoffübergreifende Richtlinie VDI 3822  behandelt Grundlegendes zur Vorgehensweise.    Drei Richtlinien beschreiben mögliche Ursa-chen, die bereits vor der Nutzung auftreten können (Blatt 2.1.1 bis Blatt 2.1.3).    Sechs Richtlinien beziehen sich auf mögliche Ursachen während 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 remedy 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 designate 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 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 3822, 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).   VDI 3822 Blatt 2.1.2 / Part 2.1.2 – 3 –    Eine Richtlinie erläutert die bedeutenden in-strumentellen Analysemethoden in der Scha-densanalyse (Blatt 2.1.10). Blatt 2.1.1 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehler-hafte Konstruktion Blatt 2.1.2  Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehler-hafte Verarbeitung Blatt 2.1.3 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehler-hafte Werkstoffauswahl und Fehler im Werkstoff Blatt 2.1.4 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch mecha-nische Beanspruchung Blatt 2.1.5 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch thermi-sche Beanspruchung Blatt 2.1.6 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch tribolo-gische Beanspruchung Blatt 2.1.7 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch media-le Beanspruchung Blatt 2.1.8 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch Witte-rungsbeanspruchung Blatt 2.1.9 Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch mikro- bielle Beanspruchung Blatt 2.1.10 Bedeutende Analysemethoden für die Schadensanalyse an thermo- plastischen Kunststoffprodukten Eine Liste der aktuell verfügbaren Blätter 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 möglicher Schadensursachen ist zu berücksichtigen, dass sehr ähnliche Schadens- bilder durch unterschiedliche Ursachen bzw. Be-anspruchungsarten entstehen können. Insofern kann nicht davon ausgegangen werden, dass eine Schadensursache eindeutig identifiziert ist, sobald in einem der Beiblätter ein Schadensphänomen mit dem vorliegenden Schadensbild übereinstimmt. Es liegt aufgrund der fehlenden Ein-Eindeutigkeit in der Verantwortung des Anwenders dieser Richtli-nie, stets alle Beiblätter zu berücksichtigen, sofern nicht das Schadensumfeld Ausschlüsse zulässt.    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 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 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 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 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 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 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 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.   – 4 – VDI 3822 Blatt 2.1.2 / Part 2.1.2 1 Anwendungsbereich In dieser Richtlinie werden nur Schäden berück-sichtigt, die ihren Ursprung in der Verarbeitung (Spritzgießen) haben. Sie weist darüber hinaus au Verarbeitungsfehler hin, die unter kritischen Ein-satzbedingungen zu Ausfällen führen. Die Richtli-nie beschreibt die Verarbeitungsqualität von Bau-teilen, zeigt Schäden und deren Auslöser auf, wel-che in der Verarbeitung begründet sind, und sie soll dem Schadensanalytiker als Leitfaden dienen. Die Qualität von Thermoplastbauteilen wird von sehr vielen Parametern bei der Verarbeitung beein-flusst und jeder einzelne Parameter kann einen Schaden verursachen bzw. begünstigen. Die ge-fundenen Verarbeitungsfehler sind auf ihre Rele-vanz bei den Ausfällen und bei der Schadensent-stehung zu bewerten.   1 Scope This guideline deals only with defects that are caused by processing (injection moulding). 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. The 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 Augenscheinliche Phänomene 3.1.1 Erscheinungen an der Oberfläche Schadensphänomen Effekt/Ursache Bild Raue Oberfläche Die Güte der Bauteiloberfläche entspricht nicht den Anforderungen, das heißt, die Werkzeugoberfläche ist ungenügend abgeformt. Außerdem können Fasern und/oder Füllstoffe unvollständig in die Kunststoffmatrix eingebettet sein.   Werkzeugoberfläche zu kalt   Massetemperatur zu gering   Einspritzgeschwindigkeit zu gering 1, 2 Glanzabweichungen Eine Abweichung im Glanzeindruck gegenüber der üblichen Bauteiloberfläche entsteht durch Unterschiede in der Oberflächenrauigkeit. Glatte Bereiche er-scheinen wegen der Lichtreflexion glänzend, raue Bereiche matt. Bevorzugte Stellen sind:   Wanddickensprung   Bindenähte   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 Fremdeinschluss Einschlüsse 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 geschädigtes Material aus Strömungstoträumen (tote Ecken) 4
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