Bewertung von mechanischen und thermischen Eigenschaften glasfaserverstärkter Polyamid-Werkstoffe unter besonderer Berücksichtigung des Alterungsverhaltens von Bauteilen in der Automobilindustrie

Im Rahmen des Projektes wird das Alterungsverhalten glasfaserverstärkten Polyamid-Werkstoffen durch die Ermittlung von mechanischen und thermischen Eigenschaften unter besonderen Augenmerk des Einflusses unterschiedlicher Klimabedingungen wie Temperatur, Luftfeuchte oder auch die Kombination beider Faktoren auf die Werkstoffeigenschaften bestimmt werden. Zur Beschreibung des Einflusses unterschiedlicher werkstofflicher Parameter, wie Einfluss der Orientierung, der Prüfkörperdicke, des Fasergehaltes werden für die geplanten Untersuchungen geeignete Prüfkörper bzw. Platten hergestellt. Die Ermittlung der geometrischen Daten sowie der mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit, Zähigkeit und Härte muss an den spritzgegossenen Prüfkörper in Abhängigkeit von den genannten werkstofflichen Parametern erfolgen. Diese Ergebnisse sind als Referenzergebnisse zur Beschreibung der Werkstoffeigenschaften infolge einer Alterungssimulation anzusehen. Die Untersuchung von thermisch bewirkten Enthalpie- bzw. Entropieänderungen dienen der Ermittlung des Kristallisationsgrades sowie der generellen Bewertung des Aufschmelz- und Abkühlungsverhaltens. Die mechanischen Untersuchungen sollen den Zugversuch zur Ermittlung des Elastizitätsmoduls, der Querkontraktion sowie der Festigkeit auf Basis von Fließkurven beinhalten. Eine Bewertung der Zähigkeit durch die Anwendung bruchmechanischer Konzepte umfasst die Ermittlung des Werkstoffwiderstands gegenüber instabiler Rissinitiierung und -ausbreitung unter schlagartiger Beanspruchung. Eine mehrparametrige Beschreibung des Werkstoffverhaltens, d.h. unter Berücksichtigung der Steifigkeit, Festigkeit, Zähigkeit, der glasfaserverstärkten Werkstoffe, wird durch die Ermittlung der Härte als oberflächensensitive Methode ergänzt. Mit Hilfe der thermischen Spannungs- und Dehnungsanalyse an den Prüfkörpern können Prozesse wie das Schrumpfen oder die Schwindung und demnach Dimensions- und Gestaltänderungen infolge einer Temperaturbeanspruchung untersucht werden. Durch die Kenntnis struktursensitiver Parameter, wie z.B. der Dichte, des Kristallisationsgrades sowie der werkstofflichen Parameter Glasfaserorientierung, Glasfasergehalt und Dickenabhängigkeit können Struktur-Eigenschafts-Korrelationen aufgestellt werden. Ausgehend von Ergebnissen der nicht ausgelagerten Polyamidwerkstoffe gilt es durch die Wahl geeigneter Temperaturen und Feuchtewerte das Alterungsverhalten der Werkstoffe zu beschreiben. So gilt es, in den Versuchsreihen, die Feuchteempfindlichkeit des Polyamids dahingehend zu berücksichtigen, dass Auslagerungen in den Stufen trocken, normfeucht und feucht durchgeführt werden. Die Ergebnisse der mechanischen, thermisch/analytischen sowie physikalischen Untersuchungen an den spitzgegossenen sowie ausgelagerten Polyamidwerkstoffe sind mit dem Ziel der Aufstellung eines Modells zur Beschreibung des Alterungsverhaltens in Abhängigkeit von der Temperatur, Feuchte sowie werkstofflichen Parametern zu korrelieren.