電子手剎用外殼斷裂失效分析

背景介紹

某電子手剎用塑料外殼，在使用過程中，出現斷裂，材質是PC+ABS，表面會涂抹潤滑油，現通過檢測分析找出斷裂的原因。

測試分析

1 形貌分析

利用掃描電子顯微鏡對NG 外殼斷裂位置形貌觀察，宏觀觀察，斷面無明顯塑性變形，屬脆性斷裂；斷面右上部分邊緣比較平坦，為斷裂的起裂源位置；中部以及下方，比較粗糙為裂紋快速擴展區域，如圖1所示。

放大起裂源位置，有明顯的擠壓痕跡，如圖2所示。

圖1 斷裂位置宏觀SEM圖片

圖2 起裂源區SEM圖片

2 材質分析

利用傅里葉變換顯微紅外光譜儀對NG外殼與OK外殼進行成分對比，得知兩者均為PC+ABS，其中1777.36~1777.65cm^-1歸屬于PC中C=O伸縮振動吸收峰；2237.25~2237.29cm-^-1歸屬于ABS中C≡N伸縮振動吸收峰。

圖3 NG外殼和OK外殼FTIR譜圖

3 GPC分析

利用凝膠滲透色譜儀（GPC）對NG外殼與OK外殼進行相對分子量對比分析，詳見表1所示，NG外殼相對分子量偏低，特別是重均分子量，降低超過了10%，重均分子量是各個不同分子量的分子所占的重量分數與其相對應的分子量乘積的總和，重均分子量更強調分子量最高的部分對平均分子量做出的貢獻。

表1 NG外殼與OK外殼GPC結果

4 物理性能分析

取NG外殼與OK外殼未斷裂位置，然后用微機控制電子萬能試驗機測試最大壓縮力，結果OK外殼最大壓縮力為187.42N，而NG外殼最大壓縮力僅為126.89N，降低30%。

表2 NG件與OK件最大壓縮力結果

圖4 NG外殼與OK外殼最大壓縮力譜圖

圖5 最大壓縮力測試中的圖片

綜合分析

從光學分析和形貌分析結果可知，斷裂起裂源位置有受力痕跡，結合委托方提供的使用說明和圖片，斷裂位置的確會受到按鍵B側向的擠壓磨損痕跡；從成分分析結果可知，斷裂的樣件符合PC+ABS的材質；從GPC結果可知，斷裂樣件即使未涂油位置的重均分子量偏低， 重均分子量是各個不同分子量的分子所占的重量分數與其相對應的分子量乘積的總和，主要體現分子量較大的部分，重均分子量偏低，意味著材料中分子量較大的部分偏少，較大部分分子量大、小直接決定了材料的物理性能；從物理性能結果可知，斷裂樣件物理性能偏低。

綜合以上結果，可得以下結論：

外殼在使用過程中斷裂的原因是材料中重均分子量偏低，導致物理性能降低，在使用過程中，受到擠壓后斷裂。

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