掃地機(jī)器人已經(jīng)慢慢走入了很多家庭，用科技打造舒適便利的生活環(huán)境。但你的掃地機(jī)器人是否出現(xiàn)過(guò)突然“罷工”的情況？

小編今天帶你了解影響掃地機(jī)器人突然“罷工”的原因之一——齒輪箱斷裂。

掃地機(jī)器人用齒輪箱斷裂原因分析

背景介紹

此案例失效樣品為掃地機(jī)器人，客戶端檢查機(jī)器時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)器內(nèi)部的中掃齒輪箱塑膠有開(kāi)裂現(xiàn)象，委托方立即調(diào)查庫(kù)存產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)部分批次出現(xiàn)塑膠開(kāi)裂。委托方提供斷裂批次、OK批次以及原包裝塑料粒子進(jìn)行對(duì)比分析，查找中掃齒輪箱塑料斷裂的原因。

1 理化分析與結(jié)果

1.1 光學(xué)觀察

采用體視顯微鏡對(duì)NG樣件斷裂位置進(jìn)行光學(xué)觀察，斷面無(wú)明顯塑性變形，屬脆性斷裂；斷面表面發(fā)亮有油脂（因?yàn)槭驱X輪，會(huì)涂抹潤(rùn)滑脂，減少摩擦），有鑲嵌在內(nèi)部的線條、薄膜雜質(zhì)，如圖1所示。

圖1 NG斷面體視顯微鏡圖片

1.2 形貌觀察

采用掃描電子顯微鏡對(duì)NG斷面進(jìn)行觀察，無(wú)明顯塑性變形，屬脆性斷裂；起裂源在頂端邊角位置，邊角易產(chǎn)生應(yīng)力集中如圖2所示。

圖2 NG斷面SEM圖片

1.3 油脂分析

利用裂解-氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)NG斷面的油脂進(jìn)行300℃和600℃裂解，進(jìn)行有機(jī)成分進(jìn)行成分分析，得知油脂的成分為烷烴、棕櫚酸、脂肪酸甘油酯、三聚氰胺、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，潤(rùn)滑脂中的烷烴、棕櫚酸、脂肪酸甘油酯小分子會(huì)滲入到促使PC，改變分子間作用力，破壞PC內(nèi)部凝聚態(tài)如圖3所示。

圖3 NG表面油脂的Py-GCMS譜圖

1.4 TGA分析

在TGA譜圖上，樣品NG批次、OK批次及塑料粒子均有一個(gè)失重峰，為PC主體分解的導(dǎo)致，但三者的起始分解溫度不同，樣品NG批次起始分解溫度最低為437.7℃，塑料粒子起始分解溫度最高為504.7℃，兩者相差為67℃；OK批次起始分解溫度為489.1℃，與塑料粒子的起始分解溫度相差15.6℃；NG批次比OK批次低51.4℃，NG批次樣品熱分解溫度下降顯著。

1.5 GPC分析

相對(duì)分子量是高分子材料最重要的參數(shù)之一，特別是重均分子量（Mw），它代表大分子在里面的貢獻(xiàn)，每一次加熱成型會(huì)使大分子降解成小分子，加熱成型次數(shù)越多，重均分子量就會(huì)越小，即回收料越多，重均分子量就會(huì)越小，從GPC結(jié)果可以看出，NG批次重均分子量是33074，而OK批次重均分子量為46601，NG批次重均分子量相對(duì)于OK批次，下降了30%，下降幅度很大。

表1 NG批次與OK批次 GPC結(jié)果

1.6 MFR分析

利用熔體流動(dòng)速率儀對(duì)樣品NG、OK批次及塑料粒子的熔融指數(shù)進(jìn)行分析，相對(duì)分子量越大，流動(dòng)速率越小，熔融指數(shù)越小。NG批次熔融指數(shù)結(jié)果為45.662g/10min，OK批次熔融指數(shù)為10.566g/10min，塑料粒子的熔融指數(shù)為9.566g/10min，NG批次發(fā)生較大程度的降解，使得樣品流動(dòng)速率較快。詳細(xì)結(jié)果如表2所示：

表2 NG批次、OK批次和塑料粒子的熔融指數(shù)結(jié)果

2 結(jié)論

通常材料中加入回收料，如果回收料處理不干凈，會(huì)引入其它雜質(zhì)；除此之外，由于經(jīng)過(guò)多次注塑，注塑溫度比較高，每一次注塑過(guò)程，會(huì)引起材料的一次降解，大分子變成小分子，熱分解溫度降低、相對(duì)分子量下降，尤其是重均分子量下降較為嚴(yán)重；小分子數(shù)量增多的同時(shí)，流動(dòng)速率較快，熔融指數(shù)變大。

因此掃齒輪箱塑膠支架斷裂的原因是加入了雜質(zhì)較多的回收料，引起一系列指標(biāo)下降，在持續(xù)受力過(guò)程中，在變角應(yīng)力集中的地方發(fā)生脆性斷裂，尤其在含有烷烴等小分子環(huán)境下，滲入到材料內(nèi)部，引起材料凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，發(fā)生脆斷。

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