發(fā)布時(shí)間： 2024-08-23 點(diǎn)擊次數(shù)： 406次
01測(cè)試背景
客戶鋁合金外殼在生產(chǎn)陽(yáng)極完成后，即發(fā)現(xiàn)部分產(chǎn)品內(nèi)腔開(kāi)裂。依客戶要求，對(duì)開(kāi)裂失效樣品進(jìn)行失效分析，以期找出失效原因。
外殼材質(zhì)為6系鋁合金，加工工藝為：鋁擠→CNC→注塑→CNC→噴砂→陽(yáng)極。(下圖展示為外殼內(nèi)腔)
圖1 外殼開(kāi)裂不良圖片
02實(shí)驗(yàn)方案
03方案詳解
3.1宏觀形貌觀察
外殼內(nèi)腔開(kāi)裂位置對(duì)應(yīng)產(chǎn)品外部塑膠條邊緣與基材結(jié)合處，該裂紋長(zhǎng)約6.5mm，裂紋較為曲折，且寬度不一，兩端呈細(xì)紋狀(如區(qū)域1及區(qū)域4)，中部多為較深的裂縫或較寬的凹槽(如區(qū)域2及區(qū)域3)，其附近未見(jiàn)明顯外部作用造成的變形或碰刮傷痕跡，如圖2所示。
圖2 外殼開(kāi)裂位置宏觀形貌圖
3.2微觀形貌觀察及成分分析
1.裂紋附近陽(yáng)極膜完整，其形貌正常，無(wú)明顯受力破損痕跡；
2.裂紋處及其附近正常區(qū)域均為陽(yáng)極膜成分，推測(cè)裂紋中可能存在陽(yáng)極膜；
3.區(qū)域3開(kāi)裂處存在異物，EDS測(cè)試結(jié)果表明其主要含C、O元素，推測(cè)該異物可能為塑膠。
圖3 開(kāi)裂外殼微觀形貌圖
3.3截面切片觀察
1.塑料條底部基材厚薄不均，裂縫處基材厚度最薄，僅為278μm；
2.開(kāi)裂處裂縫貫穿整個(gè)鋁合金基體，裂縫由外測(cè)向內(nèi)腔間隙逐漸變小，最寬處約66μm；
3.裂縫內(nèi)部基材呈鋸齒狀，且鋸齒具有統(tǒng)一的方向，呈典型的受力開(kāi)裂特征；
4.外殼開(kāi)裂位置較其他位置金相組織無(wú)明顯差異，但塑膠底部拐角處裂紋位置可觀察到明顯的晶粒變形和二次相方向改變，疑為受力開(kāi)裂裂紋源。
圖4 開(kāi)裂外殼截面切片圖
3.4截面成分分析
1.外殼裂縫中基材表面可檢測(cè)到陽(yáng)極膜成分，且存在較完整的陽(yáng)極膜結(jié)構(gòu)，說(shuō)明裂縫在陽(yáng)極制程之前已存在；
2.裂縫中靠近塑膠位置異物成分與塑膠成分一致，說(shuō)明注塑成型時(shí)該裂縫已存在。
圖5 外殼裂紋處截面形貌圖
3.5化學(xué)成分測(cè)試
開(kāi)裂外殼鋁合金基材化學(xué)成分符合客戶要求。
3.6硬度測(cè)試
開(kāi)裂外殼裂縫附近硬度與其他位置硬度無(wú)明顯差異，均符合客戶要求。
04分析討論
1.外殼開(kāi)裂位置位于塑膠條邊緣與基材結(jié)合處，裂紋源位于外側(cè)塑膠底部基材薄弱處，該處可觀察到明顯的晶粒變形和二次相方向改變；
2.外殼裂縫由外側(cè)塑膠底部向內(nèi)腔基材表面擴(kuò)展，縫隙逐漸變?。?br />
3.外殼裂縫處存在完整的陽(yáng)極膜結(jié)構(gòu)，且裂縫內(nèi)部異物成分與塑膠成分一致，說(shuō)明裂縫在陽(yáng)極前，注塑成型時(shí)便已存在；
4.外殼樣品化學(xué)成分及開(kāi)裂位置硬度均無(wú)明顯異常，符合客戶要求。
05結(jié)論與建議
結(jié)論：
外殼樣品在注塑前CNC過(guò)程中，由于刀頭過(guò)鈍或者進(jìn)給過(guò)深，在塑膠底部薄弱處應(yīng)力集中產(chǎn)生微裂紋，注塑時(shí)受力將裂紋擴(kuò)大，以致陽(yáng)極后引起表觀異常。
建議：
建議加強(qiáng)CNC及注塑制程品質(zhì)管控，改善生產(chǎn)加工工藝，減少裂紋缺陷的產(chǎn)生。
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