你家戴森dyson裂了吗？——戴森材料裂纹问题研究

问题描述

最近刚刚在狗东自营买了一只戴森V8 fluffy，正品无误。到手后惊奇的发现上面有非常多的裂纹。虽说塑料没有裂开，但裂纹已经成形，不是简简单单的图案。由于本人的专业领域恰好与材料裂纹失效相关，所以对此非常敏感。在网上搜了一下，发现这个居然是个普遍现象。于是做了一番浅显的研究，与大家交流。（文中引述如有侵权，可删可减。希望塑料成型领域专业人员提出批评指导。）

我的戴森产品裂纹如下图：

上面几张图拍是较大的吸头，可见表面有非常多的流体状纹理，长50mm~100mm不等；某些位置能看到明显的黑线，即裂纹，多数为从内部开裂，一部分已经形成贯穿裂纹（即内外壁已经裂穿），长20mm~80mm不等。在最下面这张图中，正对着灯光可以看见，这条贯穿裂纹非常明显。

同样的问题在较小的吸头甚至主机身上都有发现。

网上搜索，可以发现有很多同样的疑问，这表明了戴森产品中此问题的普遍性。

然而对于这个问题，网友似乎全部一脸茫然，大多数人以“眼不见为净”的策略处理。居然有人毫不思索地拍胸脯说：“这种东西完全不影响材料强度！”我猜他是卖戴森的。有人咨询了客服，我点退货后也有客服打电话给我，客服说：“这是材料制造过程中形成的天然纹理，肯定是不影响使用的。”但是诸位看客，动动脑筋撒！俗话讲，王婆卖瓜自卖自夸，客服当然不能告诉你说裂纹危险、磕碰以后可能开裂啊！万一你用坏了去找保修，厂家说你“使用不当”，不属于保修范围，你找谁说理去？

下面回归正题，来看一下戴森用的是什么材料，材料上的裂纹到底是什么，有没有使用隐患。

塑料特性及成型缺陷

戴森产品材料：ABS

ABS，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名：Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers，简称ABS。ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。 ABS树脂是丙烯腈、1，3-丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：1，3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。ABS可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。而且可与多种树脂配混成共混物。现在主要用于合金、塑料。

ABS塑料常见成型缺陷

塑料的成型问题很多，与戴森ABS裂纹可能相关的包括以下几种：

1. 熔接痕：在模腔内流动中分流后再汇合时不充分，不能完全熔合，冷却后在塑件表面形成的线状痕迹和线状熔接缝。熔接痕是两股流动的熔融塑料因相接触而形成的形态结构和力学性能都完全不同于注塑件其它部位的三维区域。

熔接痕的产生不仅使注塑件的外观质量而且使其力学性能如冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率等受到不同程度的影响，熔接痕区的强度一般为原始材料的10%～90%。对不同的材料，这个比例是不同的。如何选用合适的材料来减小熔接痕的危害是注塑过程中首先要解决的问题。

注塑件中最常见的熔接痕有两种基本类型：

一种是因为注塑件的结构特点或尺寸较大，为缩短熔体流程和加速充满型腔，采用两个或两个以上的浇口时，从不同浇口进入型腔的熔体前锋迎头相遇形成的，这种熔接痕称为冷接痕（或对接痕，如图1a所示）；

另一种是由于制品中存在孔、嵌件等引起熔体分开再汇合而形成的，这种熔接痕称为热接痕（或称并合痕，如图1b所示）。

另外还有一种由于充模时熔体前沿的“喷泉”式流动或壁厚不均引起的熔接痕。

成因主要有：（1）模温偏低；（2）料温偏低；（3）制品局部偏薄或模具有粗大型芯；（4）材料流动性不好；（5）温度及困气也对其有最大影响。

如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。

2. 皱纹（又称波纹）：塑料件表面有波浪纹，由于树脂向一边流动一边变更引起的。通常发生在注射速度慢、表层固化快于树脂填充的场合。

3. 流痕：原料流动性差、浇注系统流程长，截面积小；流道曲折、狭窄等。

4. 爆裂：成型件出现破碎裂缝现象（如顶出速度或模温度低都可引起）。

5. 顶裂：因顶出系统速度太快，以及塑料件不易出模或模温不够，使胶件顶出装置中冲击出裂痕。

另外，有文献指出ABS材料客观上具有一定的形成裂纹的倾向：

在采用溶剂处理法时，对聚苯乙烯、ABS、PMMA、PC等无定形热塑性塑料进行前处理后，这些塑料表面出现细微裂纹。其原因是由于这些塑料制品，在热成型加工后的残余应力引起的。处理方法是：一是在溶剂处理前，把塑料制品进行退火处理，消除残余应力后再行溶剂处理；二是采用醇类溶剂处理也可降低裂纹的发生率。

戴森裂纹缺陷成因分析

从以上的关键内容可以看出，此类缺陷的主要影响因素是加工工艺问题、模具设计和原料。那么分析这几个因素：（1）温度、注射压力、顶出装置等工艺因素是可以直接改进的，以戴森的实力，应该不存在工艺参数设计不当的低级错误（但不能排除此可能性）；（2）材料的流动性可能不足，但材料的选择可能是综合因素的最优解，不能轻易更改；（3）模具问题则是设计方案决定，也不能轻易更改。

那让我们看一下ABS这种材料的流动特性：

塑料的成型加工大多是利用塑料在粘流状态下的变形与流动实现的。塑料的流动性是衡量塑料成型加工难易的一项反指标。流动性好，塑料熔体容易充模，能获得大型薄壁和复杂的塑件。但流动性太好，又会出现溢料、塑料物理力学性能差的现象。流动性不好，成型大型、薄壁和复杂的塑件时会充填不满、缺料。另外，不同的成型方法对流动性大小要求也不一样。塑料的流动性一般可根据聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观粘度以及流动比等一系列指标衡量。相对分子质量小、熔融指数高、螺旋线长度大、表观粘度小、流动比大，则流动性好。一般可将常用热塑性塑料的流动性分为三类：

（1）流动性好的有：尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙乙烯、醋酸纤维等。

（2）流动性一般的有：ABS、有机玻璃、聚甲醛、聚氯醚等。

（3）流动性差的有：聚碳酸酸、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。

塑料的流动性还随成型工艺条件的改变而变化。例如熔体成型温度高则流动性好；注射压力大，流动性好。

模具结构也会影响流动性的大小。模具设计时应根据所用塑料的流动性，设计合理的结构。成型时，还可通过控制成型温度、注射压力及注射速率等来调节注射成型过程，以满足对塑件品质的要求。

可见ABS属于“流动性一般”的范畴。

戴森裂纹成因总结

1. ABS材料本身流动性不够好，或没有添加改善流动性的成分。

2. 产品设计导致模具浇注系统流程长，截面积小；流道曲折、狭窄等。

3. 某些注塑成型参数可能设置不当，比如温度、压力等。

三点成因，如果某一点独立拿出来，也许不会导致缺陷，也许可以解决；但结合在一起时，产品就不可避免的形成了熔接痕、波纹、裂纹等缺陷。

ABS裂纹严重程度

既然裂纹已经确凿存在了，那它到底是否严重？使用中有没有破裂崩坏的可能？对于这些裂纹，我们有没有必要深究呢？

塑料常见验收标准

先看一下塑料企业常见的做法（搜索可得许多企业验收标准，随意选取了两条来看）：

1. A-plus Tek Corporation 企业标准Q-WF-001：

（1）结合线：比照样板：样板无结合线处，物料有结合线不允许；样板有结合线处，物料结合线宽度或长度多于样板不允许。

（2）裂纹（轻微）：轻微裂痕长度不可大于2mm。

2. 某塑料公司内部标准：

（1）缩水痕：外观面明显处不允许有收缩痕；不明显处，且因产品结构原因和浇口原因不可避免的情况A≤4 mm²， N≤2，工件直径D>40mm。

（2）熔接痕：一般圆形穿孔熔接痕长度不大于5mm，异形穿孔熔接痕长度小于15mm，喷漆后能有效遮盖。

由以上规范可知，企业对于裂纹的要求是比较苛刻的（控制在2mm以内），甚至对于熔接痕的要求也比较严格（5mm或15mm）。

那么再回到戴森的产品，显然，它不符合以上规定，甚至可以说，相距甚远。

裂纹的危害

（1）裂纹使材质的总体强度下降。

在裂纹处，材质已经分离，显然，这部分已经不能承担原有的强度负荷。

（2）裂纹两端会产生应力集中。

应力集中是指物体中应力局部增高的现象，一般出现在物体形状急剧变化的地方，如裂纹的尖端、缺口、沟槽以及有刚性约束处。应力集中能使脆性材料制成的零件发生静载断裂。在应力集中处，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。局部增高的应力随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。

应力集中的最大问题在于它具有延伸裂纹的作用。换句话说，现有裂纹不是很大，没发生问题，但用一段时间以后，它会变的更长、更深、更严重，足够长时，零件就碎了。

总结

1. 戴森的产品确实存在塑料成型缺陷，主要是波纹、熔接痕，有相当一部分熔接痕恶化为裂纹，并且缺陷的数量多、长度大。这绝不是客服所谓的“天然纹理”、“设计纹理”。

2. 裂纹是主要的危险源，降低了产品的强度，并且有在使用中延展恶化的可能。严重的裂纹会导致零件开裂，自不必多说。一款完善的塑料制品，应该是杜绝裂纹存在的。

3. 即便ABS材料具有“韧性高、强度大”的优点，这也是材质优点，在裂纹处无从谈起。

4. 戴森的塑料成型工艺需要提高改善。在众多吸尘器面前，希望大家不要盲目迷信大牌。在此不做推荐，请各位看客自行斟酌。