扫地机器人已经慢慢走入了很多家庭，用科技打造舒适便利的生活环境。但你的扫地机器人是否出现过突然“罢工”的情况？

小编今天带你分析影响扫地机器人突然“罢工”的原因之一——齿轮箱断裂。

扫地机器人用齿轮箱断裂原因分析

背景介绍

此案例失效样品为扫地机器人，客户端检查机器时发现机器内部的中扫齿轮箱塑胶有开裂现象，委托方立即调查库存产品，发现部分批次出现塑胶开裂。委托方给予断裂批次、OK批次以及原包装塑料粒子进行对比分析，查找中扫齿轮箱塑料断裂的原因。

1 理化分析与结果

1.1 光学观察

采用体视显微镜对NG样件断裂位置进行光学观察，断面无明显塑性变形，属脆性断裂；断面表面发亮有油脂（因为是齿轮，会涂抹润滑脂，减少摩擦），有镶嵌在内部的线条、薄膜杂质，如图1所示。

图1 NG断面体视显微镜图片

1.2 形貌观察

采用扫描电子显微镜对NG断面进行观察，无明显塑性变形，属脆性断裂；起裂源在顶端边角位置，边角易产生应力集中如图2所示。

图2 NG断面SEM图片

1.3 油脂分析

利用裂解-气相质谱联用仪对NG断面的油脂进行300℃和600℃裂解，进行有机成分进行成分分析，得知油脂的成分为烷烃、棕榈酸、脂肪酸甘油酯、三聚氰胺、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，润滑脂中的烷烃、棕榈酸、脂肪酸甘油酯小分子会渗入到促使PC，改变分子间作用力，破坏PC内部凝聚态如图3所示。

图3 NG表面油脂的Py-GCMS谱图

1.4 TGA分析

在TGA谱图上，样品NG批次、OK批次及塑料粒子均有一个失重峰，为PC主体分解的导致，但三者的起始分解温度不同，样品NG批次起始分解温度最低为437.7℃，塑料粒子起始分解温度最高为504.7℃，两者相差为67℃；OK批次起始分解温度为489.1℃，与塑料粒子的起始分解温度相差15.6℃；NG批次比OK批次低51.4℃，NG批次样品热分解温度下降显著。

1.5 GPC分析

相对分子量是高分子材料最重要的参数之一，特别是重均分子量（Mw），它代表大分子在里面的贡献，每一次加热成型会使大分子降解成小分子，加热成型次数越多，重均分子量就会越小，即回收料越多，重均分子量就会越小，从GPC结果可以看出，NG批次重均分子量是33074，而OK批次重均分子量为46601，NG批次重均分子量相对于OK批次，下降了30%，下降幅度很大。

表1 NG批次与OK批次 GPC结果

1.6 MFR分析

利用熔体流动速率仪对样品NG、OK批次及塑料粒子的熔融指数进行分析，相对分子量越大，流动速率越小，熔融指数越小。NG批次熔融指数结果为45.662g/10min，OK批次熔融指数为10.566g/10min，塑料粒子的熔融指数为9.566g/10min，NG批次发生较大程度的降解，使得样品流动速率较快。详细结果如表2所示：

表2 NG批次、OK批次和塑料粒子的熔融指数结果

2 结论

通常材料中加入回收料，如果回收料处理不干净，会引入其它杂质；除此之外，由于经过多次注塑，注塑温度比较高，每一次注塑过程，会引起材料的一次降解，大分子变成小分子，热分解温度降低、相对分子量下降，尤其是重均分子量下降较为严重；小分子数量增多的同时，流动速率较快，熔融指数变大。

因此扫齿轮箱塑胶支架断裂的原因是加入了杂质较多的回收料，引起一系列指标下降，在持续受力过程中，在变角应力集中的地方发生脆性断裂，尤其在含有烷烃等小分子环境下，渗入到材料内部，引起材料凝聚态结构发生变化，发生脆断。

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