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端子断裂失效分析

嘉峪检测网        2015-12-24 00:30

1. 案例背景

失效样品为某汽车接地线束的固定端子,生产流程为:原料铜管→裁剪→冲压成型→表面镀锡→装配→振动试验(19万次)→断裂;其可靠性测试中6个成品经振动试验19万次后其中一个断裂,委托方要求分析该断裂失效端子的失效机理,并给出改进建议。

 

2. 分析方法简述

外观检查中可观察到失效样品断裂的2部分能无缝对接,断裂位置在冲压形成的台阶折线处。

 

 

将失效样品断口用超声波清洗干净,然后在SEM下放大观察断口形貌,高倍下发现断口存在明显的疲劳条带;低倍下观察到断口两侧低中间高,为两侧先开裂再向中间扩展形成的中间凸起断口形貌,结合据委托方提供的样品振动19万次后断裂信息,判断样品为双向高周疲劳断裂模式。

 

 

失效样品和正常样品分别镶样,进行金相分析,失效样品腐蚀前金相观察未发现明显缺陷,腐蚀后可观察到大变形区域的纤维状α相,小变形量区域为α相组织,伴有较多孪晶;正常样品腐蚀前金相观察发现样品表面的折弯处存在微裂纹,裂纹填充满锡,推断裂纹为冷加工成型造成的,腐蚀后可观察到金相组织为α相组织,伴有较多孪晶。

 

 

3. 分析与讨论
从断口分析可知,样品断口形貌主要为高周期疲劳断裂特征,根据客户提供的震动试验资料,样品试验过程是振幅为12mm左右的周期振动,19万次后断裂,符合低应力高疲劳周期的双向高周疲劳断裂特征,两侧裂纹无锡填充,说明为镀锡后开裂,为冷机加工造成应力折叠形成的开裂。
从化学成分可知失效样品的铜含量在99.99%,材质为纯铜,材料不存在异常。
从金相图片可知,失效样品与正常样品的金相组织都为α相组织,伴有较多孪晶,为冷机加工残留内应力较大的特征;正常样品可观察到填充锡的微裂纹,为冷机加工缺陷,这些表面微裂纹可能会成为开裂源。


4. 结论
样品失效的主要原因为冲压成型形成的台阶折弯处变形量大,伴有大量残余应力,在交替循环弯曲应力作用下成为开裂源继而断裂,为双向高周疲劳断裂模式;高周疲劳断裂一般为偶然现象,不会存在大批量问题。
建议:添加退火热处理工艺,消除冷机加工内应力。


5. 参考标准
GB/T 1814-1979 钢材断口检验法。
JY/T 010-1996 分析型扫描电子显微镜方法通则。
GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法。
GB/T 20123-2006 钢铁 总碳硫含量的测定 高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)。
JIS G1258-2-2007 铁及钢——ICP发光光谱分析方法。

 

本文来源:http://www.mttlab.com/2014/1110/112.html

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来源:深圳市美信检测技术有限