电子手刹用外壳断裂失效分析

背景介绍

某电子手刹用塑料外壳，在使用过程中，出现断裂，材质是PC+ABS，表面会涂抹润滑油，现通过检测分析找出断裂的原因。

测试分析

1 形貌分析

利用扫描电子显微镜对NG 外壳断裂位置形貌观察，宏观观察，断面无明显塑性变形，属脆性断裂；断面右上部分边缘比较平坦，为断裂的起裂源位置；中部以及下方，比较粗糙为裂纹快速扩展区域，如图1所示。

放大起裂源位置，有明显的挤压痕迹，如图2所示。

图1 断裂位置宏观SEM图片

图2 起裂源区SEM图片

2 材质分析

利用傅里叶变换显微红外光谱仪对NG外壳与OK外壳进行成分对比，得知两者均为PC+ABS，其中1777.36~1777.65cm^-1归属于PC中C=O伸缩振动吸收峰；2237.25~2237.29cm-^-1归属于ABS中C≡N伸缩振动吸收峰。

图3 NG外壳和OK外壳FTIR谱图

3 GPC分析

利用凝胶渗透色谱仪（GPC）对NG外壳与OK外壳进行相对分子量对比分析，详见表1所示，NG外壳相对分子量偏低，特别是重均分子量，降低超过了10%，重均分子量是各个不同分子量的分子所占的重量分数与其相对应的分子量乘积的总和，重均分子量更强调分子量最高的部分对平均分子量做出的贡献。

表1 NG外壳与OK外壳GPC结果

4 物理性能分析

取NG外壳与OK外壳未断裂位置，然后用微机控制电子万能试验机测试最大压缩力，结果OK外壳最大压缩力为187.42N，而NG外壳最大压缩力仅为126.89N，降低30%。

表2 NG件与OK件最大压缩力结果

图4 NG外壳与OK外壳最大压缩力谱图

图5 最大压缩力测试中的图片

综合分析

从光学分析和形貌分析结果可知，断裂起裂源位置有受力痕迹，结合委托方提供的使用说明和图片，断裂位置的确会受到按键B侧向的挤压磨损痕迹；从成分分析结果可知，断裂的样件符合PC+ABS的材质；从GPC结果可知，断裂样件即使未涂油位置的重均分子量偏低， 重均分子量是各个不同分子量的分子所占的重量分数与其相对应的分子量乘积的总和，主要体现分子量较大的部分，重均分子量偏低，意味着材料中分子量较大的部分偏少，较大部分分子量大、小直接决定了材料的物理性能；从物理性能结果可知，断裂样件物理性能偏低。

综合以上结果，可得以下结论：

外壳在使用过程中断裂的原因是材料中重均分子量偏低，导致物理性能降低，在使用过程中，受到挤压后断裂。

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