電子元件是電子電路中的基本元素,電子元件須相互連接以構成一個具有特定功能的電子電路。導線、線束、熔斷器、插接器、各種開關和繼電器等他們都屬于汽車電路的基本元件,也是汽車電路的基本組成部分。汽車零部件失效分析,是研究汽車零部件喪失其規定功能的原因,特征和規律;研究其失效分析技術和預防技術,其目的在于分析零部件失效的原因;提出改進和預防措施,從而提高汽車可靠性和使用壽命。
汽車電子元器件失效的主要形式
1、元件擊穿
擊穿包括過電壓擊穿或過流、過熱引起的熱擊穿等;擊穿有時表現為短路形式,有時表現為斷路形式;由于電路故障引起的過壓、過流擊穿常常是不可恢復的。
2、元件老化或性能退化
這包括許多方面,如電容器的容量減孝絕緣電阻下降、晶體管的漏電增加、電阻的阻值變化、可調電阻的阻值不能連續變化、繼電器觸點燒蝕等;像繼電器這類元件,往往還存在由于絕緣老化、線圈燒斷、匝間短路、觸點抖動,甚至無法調整初始動作電流的故障。
3、線路故障
這類故障包括接線松脫、接觸不良、潮濕、腐蝕等導致的絕緣不良、短路、旁路等;這類故障一般與元器件無關。
汽車電子元件損壞原因
1、供電問題
汽車電路板的工作需要合適的電壓范圍,超過或者低于電壓時,電路處于非穩定工作狀態,尤其是過壓狀態時,電路更容易損壞。例如,額定22uF/63V的鋁電解電容在高壓300V時,可能瞬間就會發生爆炸。供電問題是最重要的問題,有些電路板出于成本考慮在供電端不加任何保護,極易燒毀電路板和與之相連的前、后級電路。
2、負載問題
與“源”相對應的就是負載,帶負載能力在電路中是電路性能好壞的一項重要指標,電路板在設計好調試好以后,其帶載能力已然固定在一個合理范圍,空載和超載工作時,電路都容易損壞。例如,常見的短路,就等同于超載。
3、元器件問題
電子元器件是有故障率和使用壽命的,通常每十萬百萬個元器件是允許有一個失效的,如此一來,一個幾百個元器件的電路板,其失效率可能就能達到千分之一,甚至百分之一。而且供電、負載的變化,對于元器件的壽命也有極大影響,長期的非正常使用加劇元器件老化,縮短使用壽命,極易使電路板發生故障,嚴重時燒毀。
除上述三個大方向原因外,長期的非正常使用也容易導致電路板燒毀。這種非正常使用,可以是非正常物理環境(溫度、濕度等),非正常電磁環境(大輻射用電器附近)等。
汽車零部件常見失效檢測分析技術
1、金相檢測技術
金相分析技術是失效分析中最重要的方法,主要分為以下幾個方面:
低倍組織缺陷評定
鍛造流線檢測
分析樣件
顯微組織是否符合標準/預期要求
評定非金屬夾雜物級別
測定晶粒度
脫碳層檢測
滲碳層檢測
判斷裂紋類型
確定裂紋擴展方式
2、無損檢測
無損檢測采用傳統的射線照相檢測(RT)、射線數字成像檢測(DR)及機算機斷層掃描技術(CT)技術,在對被檢測物體無損傷的條件下,以平面疊加投影或二維斷層圖像的形式,清晰、準確、直觀地展示被檢測物體的內部結構、組成、材質及缺損狀況。射線檢測技術在缺陷表征中的應用主要有以下5個方面:
(1)缺陷的識別
(2)缺陷尺寸測量
(3)三維重建及缺陷提取(可以對材料內部缺陷三維重構,表征缺陷形狀和分布)
(4)不拆解情況下內部結構分析
(5)不拆解情況下裝配分析
3、化學成分分析
材料化學成分分析主要用于排查設計選材是否不當,存在以次充優或以假亂真。
4、力學性能
為什么要做力學性能測試?
根據失效分析的目的、要求及可能性,對硬度、室溫拉伸、沖擊、彎曲、壓扁、疲勞及高溫下的力學性能等進行測定(不破壞主要失效特征);
評定失效件的工藝與材質是否符合要求;
獲得材料抵抗變形或斷裂的臨界值。
力學性能不合格的常見原因:
熱處理工藝不當;
取樣位置或取樣方式不當;
材料偏析嚴重。
5、斷口分析技術
通過斷口的形態分析,可以研究斷裂的一些基本問題:如斷裂起因、斷裂性質、斷裂方式、斷裂機制、斷裂韌性、斷裂過程的應力狀態以及裂紋擴展速率等。因此,斷口分析現已成為對金屬構件進行失效分析的重要手段。
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