某型號電腦開關按鈕導套為塑膠件，為使其更加美觀，需作金屬化處理，即真空鍍膜（PVD），但鍍Al膜后在裝配時發(fā)生卡鉤斷裂現(xiàn)象（如圖1），導致電腦按鈕無法實現(xiàn)正常的開關功能，嚴重影響產(chǎn)品品質。因該產(chǎn)品需批量生產(chǎn)，為此，要盡快找到產(chǎn)生問題的原因并提出解決方案。                                     

圖1  

一、制程分析

既然是真空鍍膜后出現(xiàn)的卡鉤斷裂，我們首先要從鍍膜制程來分析：

工件上掛具→開爐門→進爐→關門→抽真空→加熱蒸發(fā)Al絲→破真空→出爐

    

從整個鍍膜流程看，找不出導致卡鉤斷裂的原因，唯一有可能的是Al絲加熱，但Al絲是通過電阻絲瞬間高溫升華，且距工件至少50mm以上的距離，Al分子沉積到工件上，不可能導致其有明顯的升溫，這似乎不是產(chǎn)生斷裂的原因。

在真空段沒有找到原因，就必需要擴大搜索范圍。先從注塑開始，因在塑膠件上直接真空鍍Al，其附著力不好，需要噴涂底漆，也因為Al容易氧化或脫膜，故鍍Al后還需要噴保護漆，全流程如下：

注塑→退火→UV底漆+烘烤+ UV固化→真空鍍膜→UV面漆 +烘烤+ UV固化

    

這一過程較復雜，需要實驗驗證分析。試驗直接在生產(chǎn)線上進行，主要有：注塑機、退火設備、底漆噴涂UV固化生產(chǎn)線、面漆噴涂UV固化生產(chǎn)線、真空鍍膜機、產(chǎn)品組裝線、磅力計等。

    

二、成型參數(shù)與應力驗證

    

我們把工件分兩種注塑成型參數(shù)，一批為成型條件A，另一批為成型條件B，每批工件又分為去應力（退火）和不去應力兩種，然后完成涂裝和真空鍍膜的全部正常工序，試驗結果如表1：

從實驗數(shù)據(jù)我們可以看出：

1、不同成型條件對卡鉤斷裂的影響較大，其良率可以高達94%和低到10%。這是因為不同成型條件會導致ABS材料在后制程中的彈性、韌性、老化等物理特性方面產(chǎn)生差異，使卡鉤在裝配時抗變形能力產(chǎn)生較大差別，出現(xiàn)結果迥異的卡鉤斷裂不良率。

   

2、去應力退火的工序應是在應力嚴重的情況下才比較有用，如果不嚴重，增加去應力退火良率反而下降，原因可能與去應力的方法有關。

   

結論：成型條件不同對卡鉤斷裂有較大影響，但是否是唯一影響因素，無法定論，需用其它試驗手段進一步驗證。

三、卡夠強度測試

對各工序工件，用磅力計推動卡鉤直至其發(fā)生斷裂，記錄其推力值，即強度值如表2。

從表中我們看出：不同工序后的卡鉤強度值無名顯變化，也無明顯規(guī)律，我們無法通過這個測試判斷卡鉤斷裂的原因。

四、卡鉤脆性斷裂實驗

在各工序后，我們分別取7pcs工件用手來扳卡鉤以驗證其是否發(fā)生脆性斷裂。試驗結果如表3： 

從表中我們可以看出：底漆UV固化后產(chǎn)生了脆性斷裂。由于真空鍍鋁之前材料已經(jīng)產(chǎn)生脆化，因此真空鍍鋁工序不是產(chǎn)生脆化的直接原因。脆化的原因是UV光紫外線使ABS材料的高分子鏈中部分原子間連接較薄弱的鍵發(fā)生斷裂，即B相（橡膠）組分產(chǎn)生老化，導致其韌性降低而產(chǎn)生脆化。

五、卡鉤大小及尺寸厚度測試比較

生產(chǎn)線同時有兩種導套A和B在生產(chǎn)，導套A的卡鉤表面處理后進入裝配線，發(fā)生了卡鉤斷裂，很奇怪的是導套B的卡鉤卻未發(fā)生斷裂。通過比較發(fā)現(xiàn)，兩種導套卡鉤壁厚不同。對兩種導套卡鉤真空鍍膜后進行強度測試，數(shù)據(jù)如下：

從表中數(shù)據(jù)可以看出：

導套B小鉤的強度明顯高于導套A, 這是因為其壁比導套A厚所致；而導套A大鉤的強度明顯高于導套B，這也與其厚度值的大小吻合。

    

導套B大鉤的強度小于導套A,其大小鉤強度的平均值也小于導套A,但在實際生產(chǎn)中卻未出現(xiàn)斷裂，這是什么原因？我們需要從兩者的結構進行分析(如圖2)：

通過結構比較發(fā)現(xiàn)，導套B中心園為開口式結構，彈性較好，能承受較大變形而不易斷裂；導套A中心園為封閉式結構，剛性和強度較好，但彈性和抗變形能力較差，易發(fā)生脆性斷裂。這說明，卡鉤強度不是影響卡鉤斷裂的主要因素，而導套結構對卡鉤斷裂有較大影響。

六、結論及改善對策

根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)及結構分析，得到卡鉤斷裂的原因如下：

1、成型參數(shù)：有重大影響；

2、UV固化：是主因；

3、結構設計：有重大影響。

改善對策我們從兩方面來考慮，即短期對策和長期對策。短期對策主要從制程上考慮：

1、優(yōu)化注塑成型參數(shù)；

2、降低UV光強度或縮短光照時間。

通過這兩種方案的實施大幅提高了產(chǎn)品良率，但未徹底解決問題。要徹底解決問題，也需要從兩個方面入手：

1、從設計入手，適當改變產(chǎn)品結構及尺寸：

a.采用類似于導套B的開口式中心園結構；

b.對卡鉤尺寸作適當修改，可減少卡鉤的裝配變形量0.72mm，若進一步修改還可減少總計1.32mm的變形量（此處略去具體計算過程）；

c.將卡鉤與中心園連接處直角改R角，可減少應力，增加強度。

2、從導套材料入手，在導套ABS材料中加抗UV添加劑或將ABS材料直接改為PC+ABS。

實際生產(chǎn)過程中我們是先改善制程暫時解決問題，后從結構設計和材料入手徹底解決了電腦導套卡鉤斷裂問題。