卡扣根部断裂
悬臂卡扣在装配时弯曲，应变集中在根部。根部圆角过小、悬臂过短、装配变形超过材料允许的应变，或材料在低温、干燥状态下韧性下降，都会在装配时或反复拆装后断裂。长期处于变形状态的卡扣还会应力松弛，逐渐失去保持力。
塑料件常见失效部位与形式
塑料件的失效几乎都集中在几类结构特征上：承受装配变形的卡扣，承受螺钉胀紧力的螺柱，包裹金属嵌件的部位，熔体汇合形成的熔接线，壁厚突变和缺少圆角的转角，以及长期受压紧或弯曲的部位。看清开裂发生在哪个特征上，再结合使用时间、温度和接触的介质，就能把范围缩小到少数几种机理。
螺柱纵向开裂
自攻螺钉旋入时在螺柱内产生环向拉应力，裂纹沿螺柱轴向开裂。孔径偏小、壁厚不足、拧紧扭矩或旋入速度过大、螺柱上有熔接线、螺纹锁固剂或润滑剂引起应力开裂，是常见原因；长期使用中螺柱蠕变会使夹紧力下降。
嵌件周围开裂
金属嵌件与塑料的热膨胀系数不同，成型冷却后塑料对嵌件产生环向拉应力，再叠加温度循环和装配力，裂纹从嵌件滚花尖角处向外放射。
熔接线断裂
两股熔体在孔周围或多浇口之间汇合，界面处分子缠结和纤维交织不充分，强度低于本体。玻纤增强材料中纤维在熔接线处平行于界面排列，强度下降更明显，断裂沿熔接线呈平直的线状。
环境应力开裂
零件在远低于正常强度的应力下，与油脂、增塑剂、清洁剂、消毒剂、醇类或锁固剂接触一段时间后出现细密裂纹。非晶塑料尤其敏感，开裂多从接触介质且受拉的表面开始。
蠕变、松弛与变形
长期受力的零件逐渐变形，夹紧件失去夹紧力，受压壳体鼓胀，卡扣松脱；温度接近材料的软化范围或尼龙吸湿后模量降低时更明显，最终可能发生蠕变断裂。
疲劳断裂
铰链、支架、管夹和安装在振动设备上的塑料件，在反复载荷下从尖角或缺陷处起裂；支架上挂有较重部件且自身固有频率接近设备激励时，振幅被放大，疲劳来得更快。高频反复变形还会使塑料内部发热软化。
老化脆化
紫外线使户外零件表面粉化、变色并出现微裂纹；长期受热发生热氧老化；聚酯类和聚碳酸酯等在湿热环境中可能水解，分子量下降后变脆；聚丙烯和聚乙烯与铜接触时老化可能加速。
损伤现象与原因对照
| 观察到的损伤 | 可能原因 | 建议核查 |
|---|---|---|
| 卡扣在装配时根部断裂 | 装配应变超过材料允许值、根部圆角过小、低温装配、尼龙件处于干燥状态 | 测量根部圆角，核算装配应变，检查装配温度与材料含水状态 |
| 螺柱沿轴向开裂，起点在螺钉入口 | 孔径偏小、壁厚不足、扭矩过大、螺柱有熔接线 | 测量孔径与壁厚，复核扭矩，观察断面是否沿熔接线 |
| 螺柱或嵌件处使用一段时间后开裂，表面有多条细裂纹 | 环境应力开裂：螺纹锁固剂、润滑油脂或清洁剂与持续应力共同作用 | 红外光谱或色谱分析裂纹表面残留物，查装配辅料 |
| 零件沿一条直线断开，位置在孔边或两浇口之间 | 熔接线强度不足，熔体温度低或排气不良 | 对照模流方向确认熔接线，检查成型温度和排气 |
| 透明件出现银纹或表面细密裂纹 | 残余应力偏高，接触溶剂或清洁剂 | 偏振光观察应力分布，核查清洁和消毒用品 |
| 零件无外力下翘曲或尺寸变化 | 残余应力释放、纤维取向不均、冷却不均 | 测量变形，热处理后观察回缩，检查纤维取向 |
| 断口有气孔或空洞，位于厚壁中心 | 保压不足或壁厚过大导致缩孔 | 切片或工业计算机断层扫描检查内部空洞，查保压参数和壁厚 |
| 断口有分层，表皮可剥离 | 材料混杂、不相容的共混或污染 | 红外光谱分析分层两侧材料，检查回料和换料管理 |
| 零件普遍变脆，同批次多件开裂 | 成型降解：原料干燥不足水解、熔体温度过高、停留时间过长、回料比例大 | 对比零件与原料的熔体流动速率或分子量，检查干燥记录 |
| 户外零件向阳面粉化、开裂 | 紫外老化，光稳定体系不足 | 比较向阳面与背光面，红外光谱看氧化程度 |
| 支架或管夹在安装点附近疲劳断裂，断口有贝纹线 | 设备振动或共振引起疲劳 | 测量安装位置振动和零件固有频率，检查安装方式 |
| 长期受压部位逐渐变形，夹紧力消失 | 蠕变与应力松弛，使用温度偏高 | 核对使用温度与材料耐热性能，评估长期载荷 |
同批次未失效的零件和原始粒料是判断成型与材料问题最重要的对比样，送检时请尽量一起提供。
成型带来的问题：熔接线、残余应力与成型缺陷
塑料件的性能不只是材料的性能，还取决于成型过程。熔接线的位置由浇口和流道决定，熔体温度偏低、模温偏低、排气不良都会使熔接线更弱；关键受力部位如螺柱、卡扣根部不应落在熔接线上，但设计时若未考虑流动方向就很难避免。玻纤增强材料的纤维沿流动方向取向，顺流动方向强度高、垂直方向低，零件的翘曲和开裂方向常与此有关。
残余应力来自冷却不均、保压过度和分子取向。它在常温下可能并不导致开裂，但会降低零件对化学介质和温度的耐受能力，使环境应力开裂在更低的外加应力下发生，并在受热时释放引起变形。部分透明非晶塑料可以用偏振光观察应力分布，部分材料可以用规定的溶剂浸渍试验比较残余应力水平，退火后观察尺寸回缩也能间接说明取向和残余应力的大小。
原料干燥不足时，聚碳酸酯和聚酯类材料在熔融状态下水解，分子量下降，零件外观可能正常但明显变脆，常伴有银纹状料花；熔体温度过高、在料筒中停留时间过长、回料比例过大，同样造成降解。厚壁处的缩孔和真空泡、浇口附近的高取向区、污染颗粒和未熔料粒，都可能成为裂纹起源。
- 熔接线：位置是否落在受力部位，熔接线处是否有明显的缺口或光泽变化。
- 取向：玻纤或分子取向方向与受力方向的关系，浇口附近是否有异常应力。
- 降解：零件与原料的熔体流动速率或分子量是否差别明显，原料干燥是否充分。
- 内部缺陷：厚壁处是否有缩孔、气孔，断面上是否有夹杂和未熔料粒。
环境应力开裂、蠕变与老化
环境应力开裂是塑料件延迟开裂中最常见、也最容易被误判的一类。它需要应力和介质同时存在：应力可以是装配应力、残余应力或长期外载；介质常是看起来无害的东西，例如护手霜、防晒霜、食用油、润滑脂、脱模剂、含增塑剂的软质电缆护套、酒精类消毒剂、螺纹锁固剂和某些清洁剂。非晶塑料如聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯通常较为敏感，结晶型塑料一般耐化学性更好，但聚乙烯在表面活性剂中也会发生慢速裂纹扩展。开裂多从接触介质的受拉表面开始，常有多处起源，断口平滑，宏观塑性变形很少。
蠕变与应力松弛是塑料作为黏弹性材料的固有行为。卡扣长期保持变形、螺钉长期夹紧、管件长期承受内压，都会随时间逐渐变形或失去夹紧力，温度升高和尼龙吸湿会显著加速这一过程。设计时如果只用短期强度和模量，就可能低估长期变形。
老化则改变材料本身。紫外线和热氧老化从表面开始，分子链断裂使表层变脆，表面微裂纹在载荷下扩展；湿热环境下的水解从整体上降低分子量。老化与其他机理常常叠加，例如老化脆化的表层在振动或冲击下率先开裂，因此分析老化件时，需要比较表层与内部、受光面与背光面的差异。
断口形貌判读
塑料断口的判读方法与金属有相通之处，也有自身特点。观察前不要用溶剂清洗断口，以免溶解表面特征或带入新的污染；断口上的残留物本身可能就是环境应力开裂的证据，应先取样分析再清理。
| 断口特征 | 通常提示的机理 | 补充判断 |
|---|---|---|
| 起源附近平滑的镜面区，外围逐渐粗糙并有放射状条纹 | 脆性断裂，裂纹从镜面区中心起始 | 在起源处找缺口、空洞、夹杂或熔接线 |
| 断口周围明显发白，有拉长的纤维状形貌 | 韧性过载断裂 | 断裂需要较大能量，多与超载或冲击有关 |
| 多处起源、断口平滑、几乎无塑性变形，表面有残留物 | 环境应力开裂 | 分析表面残留物成分，核对接触介质 |
| 间隔分布的弧形条带 | 疲劳断裂 | 条带间距和位置反映载荷循环，结合振动和使用方式判断 |
| 起源附近有细密的银纹区，裂纹缓慢扩展 | 长期静载下的慢速裂纹扩展或蠕变断裂 | 核对长期载荷与使用温度 |
| 玻纤从基体中拔出且表面光洁 | 纤维与基体结合差 | 考虑偶联处理不良、湿热老化或材料问题 |
| 断口局部熔融、变色或炭化 | 过热或摩擦发热 | 查热源和使用温度，排除事后火烧 |
材料与配方核对
很多塑料件问题最终指向材料：用错牌号、增强和填充含量不符、阻燃或耐候体系缺失、混入不相容的回料、色母载体与基体不相容。核对材料时，应同时检测失效件、同批次未失效件和原始粒料或标准样品，比较差异而不是只看单个结果。
- 红外光谱：鉴别基体树脂种类，检查共混成分、表面污染物和氧化程度。
- 差示扫描量热：测熔点、玻璃化转变温度和结晶度，判断材料种类、成型冷却和热历史，氧化诱导期可评估稳定体系是否充足。
- 热重分析与灼烧：测定玻纤、矿物填料和灰分含量，核对增强含量是否符合要求。
- 熔体流动速率或分子量：与原料对比，判断成型和使用中的降解程度。
- 含水率：判断成型前干燥是否充分，尼龙件使用时的含水状态。
- 成分与添加剂分析：必要时用色谱质谱等方法查找增塑剂、阻燃剂或外来介质。
- 纤维长度与取向：灼烧后观察纤维长度，切片观察取向，判断回料比例和流动方向的影响。
现场与实验室检查要点
- 收集使用信息了解开裂时间、使用温度、接触过的化学品和清洁用品、装配方式与扭矩、是否振动，以及同批次失效比例的大致情况。
- 外观与定位拍照记录开裂位置与零件特征的关系，对照模具浇口和流动方向确定熔接线位置，用放大镜检查表面银纹和细裂纹。
- 断口观察体视显微镜和扫描电镜观察断口，确定起源、扩展方向和机理，起源处有异物时做能谱分析。
- 表面残留物分析清洗前用红外光谱或色谱方法分析断口和裂纹附近的残留物，确认是否有可引起应力开裂的介质。
- 材料核对对失效件、对比件和原料做红外、热分析、填料含量和熔体流动速率检测，判断材料和成型是否正常。
- 应力与缺陷检查透明件用偏振光观察应力，必要时做溶剂浸渍或退火回缩试验；切片或工业计算机断层扫描检查内部空洞和纤维取向。
- 复现验证在怀疑的介质和应力条件下对新零件做验证试验，确认推断的机理能够复现。
送样、资料与改进方向
- 送样：失效件及其断开的全部碎片、同批次未失效件、原始粒料、相关装配件（螺钉、嵌件、相配零件），以及怀疑接触过的油脂、清洁剂、锁固剂样品；断口不要拼合摩擦，不要用溶剂清洗。
- 资料：零件图纸与材料要求、材料牌号与供应商证明、成型工艺参数与干燥记录、回料比例、模具浇口位置、装配工艺与扭矩、使用环境与温度、接触的化学品、开裂发生时间与批次信息。
- 结构设计：卡扣根部和转角加大圆角，按材料允许应变设计卡扣变形量，螺柱按螺钉规格确定孔径和壁厚并加筋，嵌件周围保证足够的塑料壁厚。
- 成型工艺：调整浇口位置使熔接线远离受力部位，提高熔体温度和模温并改善排气，原料按要求充分干燥，控制回料比例和料筒停留时间，必要时退火降低残余应力。
- 环境应力开裂：识别并替换接触的有害介质，减少装配应力，必要时改用耐化学性更好的材料，在新材料或新辅料导入时做相容性验证。
- 长期性能：按长期载荷和使用温度评估蠕变与松弛，紧固结构考虑金属嵌件或限位设计，户外件选用含光稳定体系的材料。
- 振动：安装在振动设备上的塑料支架和管夹，加强安装点刚度，避免固有频率接近激励频率，减少挂载质量。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
塑料件放了几个月才开裂，是什么原因？
延迟开裂最常见的是环境应力开裂，即装配应力或残余应力加上接触的化学介质共同作用；也可能是蠕变断裂或老化脆化。需要分析裂纹表面残留物、核对接触过的油脂和清洁剂，并观察断口是否多源、平滑。
同一副模具生产的零件，有的开裂有的不开裂，为什么？
可能是成型工艺波动造成的，例如原料干燥程度不同、回料比例变化、熔体温度或保压不稳定，使部分零件降解或残余应力偏高。建议对开裂件和未开裂件做熔体流动速率、填料含量和残余应力的对比检测。
螺柱总是在打螺钉时裂，要换材料吗？
先不必换材料。多数螺柱开裂与孔径偏小、壁厚不足、扭矩过大或螺柱上有熔接线有关，锁固剂或润滑剂也可能引起应力开裂。应先测量孔径壁厚，核对扭矩和辅料，观察断面是否沿熔接线。
怎么确认零件用的材料和要求一致？
可用红外光谱鉴别树脂种类，用热分析测熔点和玻璃化转变温度，用热重或灼烧测增强填料含量，必要时检测阻燃剂等添加剂。最好同时提供原始粒料或标准样品做对比，单凭一项结果难以下结论。
送检前可以把断口擦干净吗？
不建议。断口上的油污和残留物可能就是引起环境应力开裂的介质，擦拭或用溶剂清洗会破坏证据，还可能溶解表面特征。请用干净袋子单独包装断口，避免碎片互相摩擦，并说明零件接触过哪些化学品。