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嘉峪檢測網 2015-12-24 00:30
1. 案例背景
失效樣品為某汽車接地線束的固定端子，生產流程為：原料銅管→裁剪→沖壓成型→表面鍍錫→裝配→振動試驗（19萬次）→斷裂；其可靠性測試中6個成品經振動試驗19萬次后其中一個斷裂，委托方要求分析該斷裂失效端子的失效機理，并給出改進建議。
2. 分析方法簡述
外觀檢查中可觀察到失效樣品斷裂的2部分能無縫對接，斷裂位置在沖壓形成的臺階折線處。
將失效樣品斷口用超聲波清洗干凈，然后在SEM下放大觀察斷口形貌，高倍下發現斷口存在明顯的疲勞條帶；低倍下觀察到斷口兩側低中間高，為兩側先開裂再向中間擴展形成的中間凸起斷口形貌，結合據委托方提供的樣品振動19萬次后斷裂信息，判斷樣品為雙向高周疲勞斷裂模式。
失效樣品和正常樣品分別鑲樣，進行金相分析，失效樣品腐蝕前金相觀察未發現明顯缺陷，腐蝕后可觀察到大變形區域的纖維狀α相，小變形量區域為α相組織，伴有較多孿晶；正常樣品腐蝕前金相觀察發現樣品表面的折彎處存在微裂紋，裂紋填充滿錫，推斷裂紋為冷加工成型造成的，腐蝕后可觀察到金相組織為α相組織，伴有較多孿晶。
3. 分析與討論
從斷口分析可知，樣品斷口形貌主要為高周期疲勞斷裂特征，根據客戶提供的震動試驗資料，樣品試驗過程是振幅為12mm左右的周期振動，19萬次后斷裂，符合低應力高疲勞周期的雙向高周疲勞斷裂特征，兩側裂紋無錫填充，說明為鍍錫后開裂，為冷機加工造成應力折疊形成的開裂。
從化學成分可知失效樣品的銅含量在99.99%，材質為純銅，材料不存在異常。
從金相圖片可知，失效樣品與正常樣品的金相組織都為α相組織，伴有較多孿晶，為冷機加工殘留內應力較大的特征；正常樣品可觀察到填充錫的微裂紋，為冷機加工缺陷，這些表面微裂紋可能會成為開裂源。
4. 結論
樣品失效的主要原因為沖壓成型形成的臺階折彎處變形量大，伴有大量殘余應力，在交替循環彎曲應力作用下成為開裂源繼而斷裂，為雙向高周疲勞斷裂模式；高周疲勞斷裂一般為偶然現象，不會存在大批量問題。
建議：添加退火熱處理工藝，消除冷機加工內應力。
5. 參考標準
GB/T 1814-1979 鋼材斷口檢驗法。
JY/T 010-1996 分析型掃描電子顯微鏡方法通則。
GB/T 13298-1991 金屬顯微組織檢驗方法。
GB/T 20123-2006 鋼鐵 總碳硫含量的測定 高頻感應爐燃燒后紅外吸收法(常規方法)。
JIS G1258-2-2007 鐵及鋼——ICP發光光譜分析方法。
本文來源：http://www.mttlab.com/2014/1110/112.html
來源：深圳市美信檢測技術有限
