【ECU失效分析】外力過(guò)載引起卡扣位置發(fā)生斷裂

引言

失效產(chǎn)品為摩托車用ECU，在裝配期間press plate(壓接蓋)的卡扣位置發(fā)生斷裂，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行失效分析，查找失效原因。

測(cè)試分析

1 CT觀察

利用工業(yè)CT對(duì)NG ECU壓接蓋斷裂位置及OK ECU對(duì)應(yīng)壓接蓋卡扣位置進(jìn)行觀察，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，NG ECU中壓蓋板的卡扣在上蓋孔的位置相對(duì)與OK ECU中壓蓋板卡扣在上蓋孔的位置發(fā)生了偏移，NG ECU中壓蓋板斷裂位置與上蓋孔壁之間的距離相對(duì)于OK ECU中卡扣與上蓋孔壁距離偏小，NG ECU未斷裂的那一半卡扣與上蓋孔壁的距離比OK ECU卡扣與上蓋孔壁的距離偏大；表明NG ECU斷裂的那一半卡扣與上蓋孔壁是緊密接觸的，且斷裂卡扣會(huì)受到上蓋孔壁一個(gè)推力。

圖1 NG ECU與OK ECU 卡扣位置的CT圖片

2 體視顯微鏡觀察

利用體視顯微鏡對(duì)發(fā)生扭曲的連接處進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)連接體最高位置由于受到上蓋的擠壓已經(jīng)發(fā)生開(kāi)裂，把扭曲位置歸正開(kāi)裂的效果更明顯。

圖2-1 NG ECU 拆下來(lái)蓋板上密封圈連接處扭曲位置的體視顯微鏡圖片

利用體視顯微鏡對(duì)NG-1 ECU卡扣斷面進(jìn)行觀察，斷面未發(fā)現(xiàn)明顯異物，無(wú)明顯溶劑腐蝕現(xiàn)象；NG-1 ECU左下角疑似有凹坑；對(duì)NG-2 ECU（斷裂掉下來(lái)的卡扣）的表面進(jìn)行體視觀察，發(fā)現(xiàn)表面中間位置有明顯擠壓痕跡，而OK ECU對(duì)應(yīng)位置的卡扣表面未發(fā)現(xiàn)明顯的擠壓痕跡。

圖2-2 NG ECU與NG-2 ECU壓蓋板卡扣斷面的體視顯微鏡圖片

圖2-3 NG-2 ECU與OK ECU同一位置卡扣表面體視顯微鏡圖片

3 形貌觀察

對(duì)NG ECU斷裂卡扣斷面進(jìn)行形貌觀察：

宏觀觀察發(fā)現(xiàn)大部分?jǐn)嗝娉尸F(xiàn)脆性斷裂，斷面中間靠近上部位置（即卡扣表面與上蓋孔壁接觸位置）樹(shù)脂有局部變形屬韌性斷裂，無(wú)明顯異物存在，在斷面的左下角有一凹坑，疑似物質(zhì)脫落后的形貌；高倍觀察發(fā)現(xiàn)斷面中間上部位置樹(shù)脂呈顯大量的韌窩，且斷面有大量玻纖脫落留下的孔洞，為斷裂的起源位置。

圖3 NG ECU斷裂卡扣斷面的SEM圖片

4 FTIR分析

對(duì)NG ECU與OK ECU壓接蓋的材質(zhì)進(jìn)行分析，從譜峰的吸收位置及強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)壓接蓋的主材質(zhì)均為聚對(duì)苯甲酸丁二醇脂（PBT），其中1726cm^-1歸屬為C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，3068cm^-1和3066cm^-1歸屬為苯環(huán)上C-H伸縮振動(dòng)吸收峰；730cm^-1歸屬為苯環(huán)上C-H對(duì)位面外彎曲振動(dòng)吸收峰。

圖4 NG ECU與OK ECU壓接蓋板FTIR譜圖

5 熱學(xué)性能分析

對(duì)NG ECU與OK ECU壓接蓋進(jìn)行熱失重分析（TGA），如圖5所示，NG ECU與OK ECU壓接蓋均有四個(gè)失重臺(tái)階，表明壓接蓋材質(zhì)含有四個(gè)組份，每個(gè)失重質(zhì)量基本一致，即組份的含量無(wú)明顯差別；NG ECU的第一次失重的起始分解溫度為364.0℃，而OK ECU第一次失重的起始分解溫度為371.0℃，NG ECU第一次失重的起始分解溫度比OK ECU降低了7℃，熱失重曲線中第一次失重是試樣中的主體樹(shù)脂分解導(dǎo)致的，表明NG ECU壓接蓋有了輕微的降解。

圖5 NG ECU與OK ECU壓接蓋的熱失重分析譜圖

綜合分析

綜合以上分析，可以得出以下結(jié)果：

（1）卡扣斷裂的失效模式是外力過(guò)載；

（2）卡扣斷裂的根本原因是密封圈一處裝反，導(dǎo)致卡扣裝配到上蓋孔時(shí)發(fā)生偏移，卡扣受到上蓋孔壁的推力，導(dǎo)致卡扣發(fā)生斷裂；

（3）建議：加強(qiáng)裝配工藝的監(jiān)督。

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