【ECU失效分析】外力過載引起卡扣位置發生斷裂

引言

失效產品為摩托車用ECU，在裝配期間press plate(壓接蓋)的卡扣位置發生斷裂，現對其進行失效分析，查找失效原因。

測試分析

1 CT觀察

利用工業CT對NG ECU壓接蓋斷裂位置及OK ECU對應壓接蓋卡扣位置進行觀察，通過對比發現，NG ECU中壓蓋板的卡扣在上蓋孔的位置相對與OK ECU中壓蓋板卡扣在上蓋孔的位置發生了偏移，NG ECU中壓蓋板斷裂位置與上蓋孔壁之間的距離相對于OK ECU中卡扣與上蓋孔壁距離偏小，NG ECU未斷裂的那一半卡扣與上蓋孔壁的距離比OK ECU卡扣與上蓋孔壁的距離偏大；表明NG ECU斷裂的那一半卡扣與上蓋孔壁是緊密接觸的，且斷裂卡扣會受到上蓋孔壁一個推力。

圖1 NG ECU與OK ECU 卡扣位置的CT圖片

2 體視顯微鏡觀察

利用體視顯微鏡對發生扭曲的連接處進行觀察，發現連接體最高位置由于受到上蓋的擠壓已經發生開裂，把扭曲位置歸正開裂的效果更明顯。

圖2-1 NG ECU 拆下來蓋板上密封圈連接處扭曲位置的體視顯微鏡圖片

利用體視顯微鏡對NG-1 ECU卡扣斷面進行觀察，斷面未發現明顯異物，無明顯溶劑腐蝕現象；NG-1 ECU左下角疑似有凹坑；對NG-2 ECU（斷裂掉下來的卡扣）的表面進行體視觀察，發現表面中間位置有明顯擠壓痕跡，而OK ECU對應位置的卡扣表面未發現明顯的擠壓痕跡。

圖2-2 NG ECU與NG-2 ECU壓蓋板卡扣斷面的體視顯微鏡圖片

圖2-3 NG-2 ECU與OK ECU同一位置卡扣表面體視顯微鏡圖片

3 形貌觀察

對NG ECU斷裂卡扣斷面進行形貌觀察：

宏觀觀察發現大部分斷面呈現脆性斷裂，斷面中間靠近上部位置（即卡扣表面與上蓋孔壁接觸位置）樹脂有局部變形屬韌性斷裂，無明顯異物存在，在斷面的左下角有一凹坑，疑似物質脫落后的形貌；高倍觀察發現斷面中間上部位置樹脂呈顯大量的韌窩，且斷面有大量玻纖脫落留下的孔洞，為斷裂的起源位置。

圖3 NG ECU斷裂卡扣斷面的SEM圖片

4 FTIR分析

對NG ECU與OK ECU壓接蓋的材質進行分析，從譜峰的吸收位置及強度發現壓接蓋的主材質均為聚對苯甲酸丁二醇脂（PBT），其中1726cm^-1歸屬為C=O的伸縮振動吸收峰，3068cm^-1和3066cm^-1歸屬為苯環上C-H伸縮振動吸收峰；730cm^-1歸屬為苯環上C-H對位面外彎曲振動吸收峰。

圖4 NG ECU與OK ECU壓接蓋板FTIR譜圖

5 熱學性能分析

對NG ECU與OK ECU壓接蓋進行熱失重分析（TGA），如圖5所示，NG ECU與OK ECU壓接蓋均有四個失重臺階，表明壓接蓋材質含有四個組份，每個失重質量基本一致，即組份的含量無明顯差別；NG ECU的第一次失重的起始分解溫度為364.0℃，而OK ECU第一次失重的起始分解溫度為371.0℃，NG ECU第一次失重的起始分解溫度比OK ECU降低了7℃，熱失重曲線中第一次失重是試樣中的主體樹脂分解導致的，表明NG ECU壓接蓋有了輕微的降解。

圖5 NG ECU與OK ECU壓接蓋的熱失重分析譜圖

綜合分析

綜合以上分析，可以得出以下結果：

（1）卡扣斷裂的失效模式是外力過載；

（2）卡扣斷裂的根本原因是密封圈一處裝反，導致卡扣裝配到上蓋孔時發生偏移，卡扣受到上蓋孔壁的推力，導致卡扣發生斷裂；

（3）建議：加強裝配工藝的監督。

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