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河北华利机械配件有限公司

電鍍塑料汽車手柄件斷裂原因分析

2013/7/10 15:47:16

 

    針對部分電鍍塑料汽車手柄件在開/關耐久性試驗過程中發生斷裂的問題開展了試驗研究。采  用紅外光譜儀(IR)、差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析儀(TGA)和掃描電子顯微鏡(SEM)  斷裂手柄和未斷裂手柄塑料部分的材質、結構和微觀形態等進行分析,查明了斷裂原因,並提出了  相應的改進意見。

      中國電器科學研究院  彭堅  陶友季胡利芬

          駱麗瓊

    甲公司为乙公司设计、生产塑料汽车手柄,在對手柄件进行开/关耐久性试验过程中发现,少数手柄经耐久性试验2 000次後斷裂,而大部分手柄直到試驗50 000次都未斷裂。爲查明問題原因,從手柄上取塑料樣品,進行了有關試驗研究。

1試驗部分

1.1試驗樣品

    手柄的塑料部分爲PC/ABS合金。

1.2試驗儀器

    a紅外光譜儀( IR)Nexus 670,美國Nicolet公司。

    b差示掃描量熱儀( DSC)DSC 204,德國NETZSCH公司。

    c.熱重分析儀( TGA)TG 209,德國NETZSCH公司。

    d.掃描電子顯微鏡(SEM)JEOL JSM-6330F,日本電子株式會社。

1.3試驗方法

    a.用Nexus 670測得樣品的紅外光譜圖。儀器的分辨率爲4 cm-1,掃措次數爲32。采用KBr壓片制樣(刮取樣品與KBr混合、壓成片後測紅外光譜)。

    bDSC 204測得樣品的玻璃化轉變溫度

Tg)。樣品用量爲510 mg,在N2(N2的流量爲60 mL/min)保護下測試,升溫速率爲10 0C/min,測試執行IS0 1I357標准。

    cTG 209進行樣品的熱失重分析。樣品用量爲510 mg,保護氣和吹掃氣均爲N2,流量分別爲1 0mL/min20 mL/min,升溫速率爲20 0C/min,測試執行IS0 11358標准。

    d采用SEM研究由開/關耐久性試驗造成的斷裂面和其他部位的微觀形態,除開/關試驗造成的斷裂面外,其他斷面均由液氮冷凍後脆斷産生。

2結果與討論

2.1紅外光譜分析

    1是断裂手柄和合格手柄的局部照片,断裂位置见圖中标识。

2.2差示掃描量熱分析

    3是手柄塑料的DSC曲線,根據該曲線可以得出塑料組分的玻璃化轉變溫度(Tg),見表1。低溫處爲ABSTg,高溫處爲PCTg。由圖3可見,斷裂手柄和合格手柄的塑料組分的Tg無明顯差別,這也證明斷裂手柄和合格手柄的塑料組分基本沒有大的區別。

2.3熱失重分析

4是手柄塑料的TGA曲線,由該曲線可以求出塑料的起始分解溫度和820℃時的樣品殘余量(見表2)TGA曲線呈反“S”形,只出現一個“階梯”,表明斷裂手柄和合格手柄塑料中無嚴重相分離。從表2可知,斷裂手柄塑料樣品的分解殘余量比合格手柄的略高,表明兩種手柄塑料的組成略有差別。

2.4掃描電子顯微鏡分析

    將斷裂手柄經開/關耐久性試驗造成的斷裂面命名爲斷面1,與斷面1相應的合格手柄的斷面命名爲斷面3,圖5是斷面1和斷面3SEM照片。由圖5可見,雖然是相應部位,但斷面形態有很大不同。斷裂手柄塑料的分散相呈較大顆粒分散,分散相的分散性、ABSPC界面的粘结性均相對较差,这是导致手柄容易断裂的主要原因。

將斷裂手柄的不同于斷面1部位的斷面命名爲斷面2,與斷面2相應的合格手柄的斷面命名爲斷面4,圖6爲斷面2和斷面4SEM照片。由圖6可見,合格手柄和斷裂手柄的非支撐部位斷面都比較均勻;比較同一手柄的不同斷面的SEM照片(圖5a与圖6a,圖5b与圖6b),可以發現不同斷面的形態差別較大,在開/關耐久試驗過程中發生斷裂的部位(如斷面1和斷面3)的形态相對较不稳定,这可能与注塑时原料在模具不同位置的流动性不同有关。

3結束語

    无论是断裂手柄还是合格手柄,非支撑部位断面较均匀,说明电镀工艺對塑料件的内部结构没有影响;成型手柄模具的结构不合理导致了原料在模具中心流动不均匀,特别是支撑部位的断裂位置离模具注塑流道口较远,这些均与手柄断裂有关系。为此,建议改变模具流道口位置,使支撑位置离流道口更近;修改模具,使流道弯角更加圆滑;同时,注意控制注塑温度相模具温度,使工艺更加稳定。采取这些措施后,可以使支撑部位的形态更稳定,强度增加,不易断裂。

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