ما هو DMA؟
التحليل الميكانيكي الديناميكي هو طريقة تحليل يتم فيها قياس معامل التخزين ومعامل الفقد وعامل الفقد (tan δ) مقابل درجة الحرارة أو التردد من خلال تطبيق سلالة تذبذبية على العينة.
الغرض من DMA
الهدف هو تحديد درجة حرارة التزجج وسلوك التخميد وتغير الصلابة مع درجة الحرارة.
على أي منتجات يُطبَّق DMA؟
- هندسة اللدائن والمواد المركبة
- عناصر التخميد المرنة
- أفلام لاصقة وطلاء
- تقييم علاج بالحرارة
في أي قطاعات يُستخدم DMA؟
المواصفات المتعلقة بـ DMA
- ISO 6721 serisi
- ASTM D4065
- ASTM D5023
- ASTM D5418
شروط DMA
- وضع التثبيت
- إمالة ثلاثية النقاط، أو إدخال مزدوج، أو السحب، أو الانزلاق، أو الضغط
- مسح درجة الحرارة
- بسرعة محددة؛ عادة 2-3 درجة مئوية / دقيقة
- تكرار
- مسح بتردد واحد أو مسح متعدد الترددات؛ ينبغي ذكرها
- سعة السلالة
- يتم اختياره للبقاء في المنطقة اللزجة المرنة الخطية.
جهاز DMA
- محلل ميكانيكي ديناميكي
- فرن التحكم بدرجة الحرارة والتبريد
- تركيبات وضع التحميل
- منضدة تحضير العينات
متطلبات العينة لـ DMA
- يجب أن تكون هندسة العينة مناسبة لوضع التحميل
- يجب أن تكون سعة الانفعال في المنطقة الخطية
- يجب أن يكون توتر لقط العينة قابلاً للتكرار
- يجب توثيق شروط التكييف
مدة DMA
عادة 3-5 أيام.
إجراء DMA
- 1يتم تحديد وضع التحميل وهندسة العينة.
- 2يتم تثبيت العينة على المباراة.
- 3يتم التحقق من سعة السلالة للمنطقة الخطية.
- 4يتم تطبيق مسح درجة الحرارة و/أو التردد.
- 5يتم تسجيل معامل التخزين ومعامل الخسارة وtan δ.
- 6يتم تقييم التزجج والتخميد.
معايير قبول DMA
معايير القبول هي حدود درجة حرارة الوحدة أو التزجج المحددة في المواصفات.
تقييم النتائج
تختلف درجة حرارة التزجج اعتمادًا على المنحنى الذي تتم القراءة منه في DMA (بداية معامل التخزين، أو ذروة معامل الفقد، أو ذروة tan δ)؛ يجب تحديد طريقة القراءة. قيم التزجج المقروءة من DSC وDMA ليست متطابقة تمامًا.
تقرير DMA
- المعيار المطبق ووضع التحميل
- برنامج درجة الحرارة والتردد
- سعة السلالة
- منحنيات المعامل وتان δ
- طريقة قراءة التزجج وقيمتها
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- مواصفات المواد والعلاج
اختبارات البلاستيك — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار DMA؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تحدد اختبارات البلاستيك السلوك الميكانيكي والحراري وسلوك الاحتراق لمادة بوليمرية. على عكس المعادن، فإن البلاستيك لَزِج مرن: يعتمد سلوكه على سرعة التحميل ودرجة الحرارة والرطوبة. لذلك تعطي المادة نفسها نتائج مختلفة في ظروف مختلفة، وتُعد ظروف الاختبار جزءًا لا ينفصل عن النتيجة.
النتيجة العملية للُّزوجة المرنة هي كالتالي: يستمر الجزء البلاستيكي في التشوه بمرور الوقت تحت حمل ثابت (الزحف)، وينخفض الإجهاد الذي يتحمله عند تشوه ثابت بمرور الوقت (استرخاء الإجهاد). يرتخي وصل ملولب، ويفقد مشبك قوة شده، ويترهل رف بمرور الوقت. لا يُظهر اختبار الشد القصير المدى هذا السلوك؛ بل يلزم اختبار طويل المدى أو نموذج متسارع.
السلوك الحراري هو المحور الرئيسي الثاني. يشير معدل تدفق الانصهار إلى قابلية تشكيل المادة واتساق الدفعات؛ وتعطي درجة حرارة الانحراف الحراري ونقطة تليّن فيكات حدًا تقريبيًا لدرجة حرارة الخدمة. أما التحليل الحراري (DSC وTGA وDMA) فيكشف هوية المادة: درجة حرارة الانتقال الزجاجي، وسلوك الانصهار، والتبلور، ونسبة الحشو، ودرجة حرارة التحلل.
سلوك الاحتراق هو المحور الثالث ويرتبط مباشرة بمعايير المنتج. تُكتب فئة UL 94 ومؤشر الأكسجين الحدّي في نشرة بيانات المادة؛ ويُطلب صنف معين لغلاف جهاز كهربائي، بينما يُطبَّق نظام تصنيف مختلف على منتج إنشائي.
التقادم هو الجزء الأكثر تخطيًا في هذا المجال. تتحلل البلاستيك تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية والحرارة والرطوبة والأكسجين: يتغير اللون، ويتشقق السطح، وتنخفض مقاومة الصدم. بالنسبة لجزء مخصص للاستخدام الخارجي، فإن المهم ليس قيمه في اليوم الأول بل قيمه بعد التقادم. تعمل أجهزة القوس الزينوني والأشعة فوق البنفسجية الفلورية على تسريع هذا التحلل وإتاحة المقارنة.
تُكتب نتيجة هذه الفئة عادةً في نشرة بيانات المادة، وتشير معايير المنتج إلى تلك النشرة. لكن قد يكون هناك فرق بين قيمة النشرة وسلوك الجزء الفعلي: فالتوجه الناتج أثناء القولبة، وخطوط اللحام، والإجهادات الداخلية تجعل الجزء يتصرف بشكل مختلف عن العينة.
أضاف استخدام المحتوى المعاد تدويره سؤالًا جديدًا إلى هذا المجال. تتفاوت الراتنجات المعاد تدويرها من دفعة إلى أخرى؛ وقد تتغير الخصائص الميكانيكية واللون وسلوك الاحتراق بين الدفعات. لذلك فإن فحص المواد الواردة ليس خيارًا بل ضرورة للمصنّع الذي يستخدم مواد معاد تدويرها.
مجموعات الطرق في هذا المجال
ميكانيكي
الشد، والضغط، والانحناء، وصدمة تشاربي وإيزود، والصلادة (شور)، والزحف، والتشقق الإجهادي البيئي.
حراري
مؤشر تدفق الانصهار (MFI)، درجة حرارة الانحراف الحراري (HDT)، درجة حرارة تليّن فيكات، التمدد الحراري الخطي.
التحليل الحراري
درجات حرارة الانتقال والتبلور بواسطة DSC، والتركيب والتحلل بواسطة TGA، والسلوك الميكانيكي الديناميكي بواسطة DMA.
الاحتراق
تصنيف UL 94، مؤشر الأكسجين الحدّي (LOI)، اختبارات السلك المتوهج ولهب الإبرة.
شيخوخة
التقادم المتسارع بالقوس الزينوني والأشعة فوق البنفسجية الفلورية، التقادم بالهواء الساخن، الرطوبة والتكاثف.
فيزيائي
الكثافة، امتصاص الماء، محتوى الرماد، نفاذية الغاز وبخار الماء في الأغشية والصفائح.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- لا يمكن تفسير نتيجة اختبار بلاستيك دون تحديد سرعة الاختبار ودرجة حرارته؛ فالسلوك اللَّزِج المرن يعتمد على هذين المعلمين.
- لا تنتقل نتيجة العينة مباشرة إلى الجزء الفعلي؛ فالتوجه الناتج عن القولبة وخطوط اللحام عاملان حاسمان.
- قيم HDT وفيكات ليست درجات حرارة خدمة؛ بل هي إشارة تقريبية إلى حد أعلى ولا تسري تحت الحمل.
- تعتمد فئة UL 94 على السماكة؛ ويتطلب سُمك جدار مختلف إعادة التحقق.
- بالنسبة للبوليمرات الماصة للرطوبة (مثل البولي أميد)، تكون النتائج مضللة ما لم تُجرَ عملية تكييف.
- نتائج ASTM D638 وISO 527 ليست متكافئة بشكل مباشر؛ تختلف هندسة العينة وتعريفات المعدل.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- اختيار المواد واعتماد الموردين
- تلبية متطلبات القابلية للاشتعال والمتطلبات الحرارية في معيار المنتج
- التحقق من استخدام المحتوى المعاد تدويره ومراقبة الدفعات
- التحكم في عملية القولبة واتساق الدفعات
- إثبات مقاومة التقادم للاستخدام الخارجي
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول DMA
وفقًا لأي معيار يتم تصنيع DMA؟
تم تنفيذ DMA في النطاق ISO 6721 serisi, ASTM D4065, ASTM D5023 و ASTM D5418. يتم تحديد القيم الحدية ومعايير القبول الواجب تطبيقها في معيار المنتج؛ يتم تأكيد الإصدار الصالح لمنتجك كتابيًا في مرحلة العرض.
ما هي المنتجات التي ينطبق عليها DMA؟
يتم تطبيقه بشكل أساسي على هندسة اللدائن والمواد المركبة, عناصر التخميد المرنة, أفلام لاصقة وطلاء و تقييم علاج بالحرارة. يتم تحديد ما إذا كان منتجك مدرجًا في النطاق من خلال فحص مواصفاته الفنية والاستخدام المقصود.
تحت أي ظروف يتم تنفيذ DMA؟
المعلمات المحددة هي: وضع التثبيت — إمالة ثلاثية النقاط، أو إدخال مزدوج، أو السحب، أو الانزلاق، أو الضغط, مسح درجة الحرارة — بسرعة محددة؛ عادة 2-3 درجة مئوية / دقيقة و تكرار — مسح بتردد واحد أو مسح متعدد الترددات؛ ينبغي ذكرها. الشروط الكاملة موجودة في قسم "شروط الاختبار" بالصفحة وتختلف حسب معيار المنتج.
ما نوع العينة المطلوبة لـ DMA؟
يجب أن تكون هندسة العينة مناسبة لوضع التحميل, يجب أن تكون سعة الانفعال في المنطقة الخطية و يجب أن يكون توتر لقط العينة قابلاً للتكرار. يتم تحديد عدد العينات وفقًا لمعيار المنتج والنطاق الذي سيتم الإبلاغ عنه.
كم من الوقت يستغرق DMA؟
عادة 3-5 أيام. تنتمي هذه المدة إلى التجربة نفسها؛ ويتم أيضًا تقييم إعداد العينات وترتيبها في قائمة الانتظار وإعداد التقارير. ويرد في العرض جدول زمني واقعي لمنتجك.
ما هي النتيجة DMA التي يطلق عليها "مناسبة"؟
معايير القبول هي حدود درجة حرارة الوحدة أو التزجج المحددة في المواصفات.