【ECU失效分析】外力过载引起卡扣位置发生断裂

引言

失效产品为摩托车用ECU，在装配期间press plate(压接盖)的卡扣位置发生断裂，现对其进行失效分析，查找失效原因。

测试分析

1 CT观察

利用工业CT对NG ECU压接盖断裂位置及OK ECU对应压接盖卡扣位置进行观察，顺利获得对比发现，NG ECU中压盖板的卡扣在上盖孔的位置相对与OK ECU中压盖板卡扣在上盖孔的位置发生了偏移，NG ECU中压盖板断裂位置与上盖孔壁之间的距离相对于OK ECU中卡扣与上盖孔壁距离偏小，NG ECU未断裂的那一半卡扣与上盖孔壁的距离比OK ECU卡扣与上盖孔壁的距离偏大；表明NG ECU断裂的那一半卡扣与上盖孔壁是紧密接触的，且断裂卡扣会受到上盖孔壁一个推力。

图1 NG ECU与OK ECU 卡扣位置的CT图片

2 体视显微镜观察

利用体视显微镜对发生扭曲的连接处进行观察，发现连接体最高位置由于受到上盖的挤压已经发生开裂，把扭曲位置归正开裂的效果更明显。

图2-1 NG ECU 拆下来盖板上密封圈连接处扭曲位置的体视显微镜图片

利用体视显微镜对NG-1 ECU卡扣断面进行观察，断面未发现明显异物，无明显溶剂腐蚀现象；NG-1 ECU左下角疑似有凹坑；对NG-2 ECU（断裂掉下来的卡扣）的表面进行体视观察，发现表面中间位置有明显挤压痕迹，而OK ECU对应位置的卡扣表面未发现明显的挤压痕迹。

图2-2 NG ECU与NG-2 ECU压盖板卡扣断面的体视显微镜图片

图2-3 NG-2 ECU与OK ECU同一位置卡扣表面体视显微镜图片

3 形貌观察

对NG ECU断裂卡扣断面进行形貌观察：

宏观观察发现大部分断面呈现脆性断裂，断面中间靠近上部位置（即卡扣表面与上盖孔壁接触位置）树脂有局部变形属韧性断裂，无明显异物存在，在断面的左下角有一凹坑，疑似物质脱落后的形貌；高倍观察发现断面中间上部位置树脂呈显大量的韧窝，且断面有大量玻纤脱落留下的孔洞，为断裂的起源位置。

图3 NG ECU断裂卡扣断面的SEM图片

4 FTIR分析

对NG ECU与OK ECU压接盖的材质进行分析，从谱峰的吸收位置及强度发现压接盖的主材质均为聚对苯甲酸丁二醇脂（PBT），其中1726cm^-1归属为C=O的伸缩振动吸收峰，3068cm^-1和3066cm^-1归属为苯环上C-H伸缩振动吸收峰；730cm^-1归属为苯环上C-H对位面外弯曲振动吸收峰。

图4 NG ECU与OK ECU压接盖板FTIR谱图

5 热学性能分析

对NG ECU与OK ECU压接盖进行热失重分析（TGA），如图5所示，NG ECU与OK ECU压接盖均有四个失重台阶，表明压接盖材质含有四个组份，每个失重质量基本一致，即组份的含量无明显差别；NG ECU的第一次失重的起始分解温度为364.0℃，而OK ECU第一次失重的起始分解温度为371.0℃，NG ECU第一次失重的起始分解温度比OK ECU降低了7℃，热失重曲线中第一次失重是试样中的主体树脂分解导致的，表明NG ECU压接盖有了轻微的降解。

图5 NG ECU与OK ECU压接盖的热失重分析谱图

综合分析

综合以上分析，可以得出以下结果：

（1）卡扣断裂的失效模式是外力过载；

（2）卡扣断裂的根本原因是密封圈一处装反，导致卡扣装配到上盖孔时发生偏移，卡扣受到上盖孔壁的推力，导致卡扣发生断裂；

（3）建议：加强装配工艺的监督。

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