塑料制件开裂失效！别忙换原料，3步法查明原因

发布时间：2022-03-31  浏览次数：

应力开裂是指塑料制品在使用过程中受外界应力作用，发生提前开裂而破坏的一种复杂失效行为，与环境作用、材料特性、成型方式等多种因素有关。本文通过对一则客户委托失效分析案例进行复盘，为大家进行制件失效分析提供切实有效的分析思路及分析方法。

一、制件开裂原因调查

在使用某塑料制件过程中，制件多个部位发生开裂（见图1），需要找到开裂的原因，为进一步改善提供方向。

图1 开裂制件

图2 制件开裂的影响因素

分析思路

1.材质主成分分析

利用TGA及DSC及FTIR对于开裂制件进行分析，结果表明制件的主要成分为POM。

图3 制件红外光谱图

2.开裂断面形貌分析

光学显微镜测试结果如图所示，从制件开裂面的中部形貌图看到表面拐角处的裂纹最大，可能与结构设计有关，此结构中有金属嵌件，导热系数存在较大差异引起收缩率的差异容易导致内应力过大。

从制件开裂面局部形貌图，可以看出部分开裂从外部开始，与应力集中有关。

图4开裂面光学显微镜形貌图

从制件的开裂面局部放大SEM形貌图可以明显看出，制件的开裂断面形貌图为鳞片状脆性开裂断面特征形貌，且部分开裂断面存在片状异物，可能是部分成分相容性不好。

图5 开裂面扫描电子显微镜形貌图

对样品拆解过程中，发现制件的开裂断面出现较大空洞和圆形空洞，如图6所示，而空洞容易导致应力集中，进而发生应力开裂。

图6 目视化分析图

3.开裂断面成分分析

图7 SEM-EDS分析结果

从上面SEM-EDS分析结果可以看出，制件的开裂断面正常区域主要是C和O组成，片状区域除了含有C和O外还含有Na、Si、Cl、K、Ca等元素。

图8 制件表面GC-MS图谱分析结果

对制件的开裂断面进行溶剂抽提，并进行GC-MS分析，从质谱图中可以看出表面主要是润滑剂等物质。

建议

1）减少金属嵌件的设计，优化制件结构；

2）优化工艺条件，减少加工缺陷；

3）管控生产条件，减少外来污染。