警惕!铜线里的这些隐形杀手
警惕!铜线里的这些隐形杀手
某扬声器在播放时出现了失效无声的情况,进行电阻测量后发现,OK1扬声器音圈为阻值7.23Ω,而NG1,NG2阻值为无穷大,存在断裂或者不明原因的失效,需对扬声器音圈进一步失效模式分析。
测试分析
1 低倍观察
观察疑似断裂位置,由图1可知,在疑似断裂位置附近出现铜线非密集排列的弯曲现象,但在裸露的表面未见明显铜线断裂。为观察内层铜线,将其侵泡有机溶剂后,将线圈从牛皮纸上剥离可见断裂铜线显现,且断裂铜线附近包漆以及牛皮纸均存在烧黑现象。
图1. NG1局部低倍图
由图2可知,箭头标识处为疑似开路断裂失效位置,可见包漆不完整,其附近铜线出现裂纹,划伤等,在非断裂位置处发现铜线外表面包漆被破坏,铜线划伤。
图2. NG2局部低倍图
由图3可见断口发生颈缩,呈“杯锥状”,发生明显的塑性变形,即线缆铜材料具有一定塑性。
图3. 人为拉断局部低倍图
2 表面与断口分析
图4为NG1表面以及断口形貌,由图可知,NG1断裂位置位于内层铜线,在断裂位置附近铜线出现弯曲现象。由NG1断口形貌可知,在局部断面可见因烧熔,铜“喷溅状”形貌,即断口部分烧熔。包漆因高温导致软化,但整体仍较完整,即铜线在裂纹扩展过程中,随连接铜线面积减小,剩余铜线因电流过大高温熔化,导致铜线完全断裂而失效。
图4. NG1表面以及断口形貌SEM图
由图5可知,NG2断裂位置位于外层铜线,在断裂位置附近可见铜线包漆破损,金属铜线压平划伤现象。NG2断口无明显颈缩等塑性变形,断面平整,呈脆性断裂特征。铜线表面存在划伤,断口表面可见细小疲劳纹。裂纹起源于铜线表面划伤处,在振动应力下裂纹疲劳扩展。
图5. NG2表面以及断口形貌SEM图
在NG1上取完好铜线,人为拉断后观察断口形貌,如图6。由图可知,断口发生明显颈缩,呈杯锥状,为韧性断裂特征。断口表面可见韧窝形貌,窝点内存在颗粒。
图6. 人为拉断断口形貌SEM
3 金相分析
图7为OK1截面微观图与能谱图,由能谱可知,组织内可见颗粒状Cu/O夹杂,夹杂与基体之间存在微裂纹。
图7. NG1表面以及断口形貌SEM图
图8为NG1截面微观图,由图可知,组织内可见颗粒状Cu/O夹杂,且氧化夹杂与基体之间存在微裂纹。
图8. NG1截面微观图
图9为NG2截面金相图,由图可知,断口附近铜线表面存在裂纹,裂纹呈不规则枝状,为典型的应力裂纹。组织内可见颗粒状Cu/O夹杂,且氧化夹杂与基体之间存在微裂纹。
图9. NG2截面金相图
结论
1、NG1失效原因为铜线表面存在损伤裂纹,在裂纹处产生过大电流,使铜线最终烧熔断裂,导致开路失效。
2、NG2失效原因为铜线表面存在损伤裂纹,裂纹在振动应力作用下疲劳扩展断裂,导致开路失效。
3、铜线组织内可见塑性较差氧化夹杂,夹杂物降低材料强度,受力过程中与基体间不均匀变形容易产生微裂纹,促进断裂裂纹的萌生与扩展。
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