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環(huán)境試驗的重要性及環(huán)境試驗設備的有關(guān)問(wèn)題

瀏覽:   時(shí)間:2019.01.22   來(lái)源:東莞市恒工設備有限公司

環(huán)境試驗的重要性及環(huán)境試驗設備的有關(guān)問(wèn)題

1 環(huán)境試驗的目的及其重要性

隨著(zhù)我國工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展和軍用裝備的改進(jìn),對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求越來(lái)越高,因而對可靠性研究必不可少的設備─環(huán)境試驗設備的品種、質(zhì)量的要求也更多更高。特別是海灣戰爭顯示了武器裝備在戰爭中的重要作用,也促使了我國軍事科技和武器裝備的研究、試驗和發(fā)展。

國內外的部分統計資料表明,武器裝備發(fā)生故障或損壞的原因一半以上是由于使用該產(chǎn)品時(shí)的環(huán)境因素引起的,如表1:

可見(jiàn),環(huán)境因素對軍用裝備非常重要,有不可忽視的影響,為了使軍用產(chǎn)品有很好的環(huán)境適應性,從而提高其使用可靠性,不僅在開(kāi)發(fā)研制階段,就是在使用階段都必須進(jìn)行環(huán)境試驗。

對一般電工、電子產(chǎn)品,由各種環(huán)境因素引起的失效比例統計如圖1示:

可見(jiàn)一般電工、電子產(chǎn)品由環(huán)境因素引起的失效與上表的統計是差不多的。

環(huán)境試驗是將產(chǎn)品暴露在天然或人工模擬環(huán)境中,從而對其實(shí)際上可能遇到的貯存、運輸和使用條件下的性能作出評價(jià)的試驗,簡(jiǎn)單說(shuō)是對產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境適應性的試驗。

環(huán)境試驗的目的:

1.1 探索和確定單一或多個(gè)環(huán)境因素對產(chǎn)品的影響,考核產(chǎn)品的環(huán)境適應性;

1.2 作為產(chǎn)品的型式試驗項目之一,或產(chǎn)品的驗收試驗, 看其是否符合規定的環(huán)境要求,產(chǎn)品是否合格,作為產(chǎn)品接收或拒收的決策依據。

1.3 作產(chǎn)品環(huán)境應力篩選(ESS)試驗,篩選出不合格的或有潛在缺陷的產(chǎn)品,從而提高產(chǎn)品的可靠性。

環(huán)境試驗可分外場(chǎng)試驗及實(shí)驗室試驗:

(1) 實(shí)驗室試驗:一般在實(shí)驗室內進(jìn)行,又叫人工模擬試驗, 是用人工的方法創(chuàng )造出某種氣候環(huán)境或機械環(huán)境,將試品在此環(huán)境中試驗。人工模擬試驗具有與大氣暴露試驗相似的模擬性,并有加速性,可大大縮短試驗時(shí)間,且其環(huán)境應力、負載條件的施加都可嚴格控制在容差范圍內,保證全部試驗在受控條件下進(jìn)行,故重現性好,有可比性,其缺點(diǎn)是受到設備的限制,一般是試驗一些體積較小,重量較輕的產(chǎn)品,且有時(shí)對非常真實(shí)的綜合環(huán)境的模擬性較差。

(2) 外場(chǎng)試驗,可分為天然暴露試驗和現場(chǎng)試驗:

① 天然暴露試驗:將產(chǎn)品或材料在自然氣候條件下暴露,考核其環(huán)境適應性,試驗樣品一般不工作,試驗的時(shí)間很長(cháng),往往需要多年后才能評估其結果,這種試驗準確、嚴格、真實(shí)、其結論比較權威,此種試驗多為國家或大的工業(yè)集團采用。

② 現場(chǎng)試驗:由于實(shí)驗室設備受到各種限制,許多軍用裝備不可能在實(shí)驗室中進(jìn)行各種環(huán)境試驗,即使能夠試驗,實(shí)驗室試驗也不可能完全真實(shí)的模擬現場(chǎng)的使用環(huán)境,因此無(wú)法進(jìn)行真實(shí)的考核,所以不僅大設備,就是能在實(shí)驗室進(jìn)行環(huán)境試驗的小設備也需要進(jìn)行現場(chǎng)環(huán)境試驗,以補充實(shí)驗室的不足,充分驗證軍用裝備在現場(chǎng)使用環(huán)境中是否會(huì )損壞或能否正常工作。在海灣戰爭開(kāi)始前,美軍裝備在沙特作戰前線(xiàn)曾進(jìn)行過(guò)為時(shí)不短的現場(chǎng)試驗,發(fā)現了不少裝備不適應現場(chǎng)環(huán)境的問(wèn)題,經(jīng)研究處理后,大大提高了裝備的可靠性,美軍標MIL-STD-0810E中明確規定要安排工作環(huán)境驗證試驗,將實(shí)驗室與現場(chǎng)結合起來(lái),交替使用實(shí)驗室試驗和現場(chǎng)試驗有助于加快研制進(jìn)度和降低研制成本,并使環(huán)境因素對裝備的影響減到zui小,使裝備的可靠性大大提高。

現場(chǎng)試驗的優(yōu)點(diǎn)是真實(shí)、可靠,能起到實(shí)驗室起不到的作用。缺點(diǎn)是試驗環(huán)境條件不能保證在受控條件下進(jìn)行,故其試驗條件和試驗結果的重現性較差。

2 用于環(huán)境應力篩選(ESS)的環(huán)境試驗設備

[ HT〗 環(huán)境試驗主要是考核產(chǎn)品的環(huán)境適應性,用于確認設計,ESS是一個(gè)篩選程序,用于考核產(chǎn)品的零部件、材料和制造工藝,需要暴露產(chǎn)品的潛在缺陷以及可能發(fā)生在現場(chǎng)的其它性質(zhì)的失效,ESS要求100%的產(chǎn)品作暴露試驗,而不能隨機抽樣,因為產(chǎn)品的潛在缺陷是隨機的,只有100%的試驗才能保證篩選的有效性。

對產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境應力篩選的關(guān)鍵:

(1) 環(huán)境應力的zui佳水平,必須適合于強制產(chǎn)品的缺陷變?yōu)槭А?br />
(2) 應力必須不超過(guò)產(chǎn)品電氣和機械性能的極限,http://www.soharchinatown.com 不應使無(wú)缺陷的產(chǎn)品失效或減少產(chǎn)品的有效壽命。

作為用于ESS的環(huán)境試驗設備,其環(huán)境應力的大小應能滿(mǎn)足以上要求,顯然比常規的環(huán)境試驗設備要求高。

ESS的型式有溫度循環(huán)、隨機振動(dòng)、高溫、熱沖擊、 低溫、濕熱、 低氣壓、綜合環(huán)境等。根據美國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì )(IES)等單位的研究資料,說(shuō)明溫度循環(huán)是篩選zui有效的形式,其次是隨機振動(dòng),所以我國電子產(chǎn)品的ESS試驗按GJB 1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應力篩選》推薦采用溫度循環(huán)和隨機振動(dòng)兩種試驗方法。

溫度循環(huán)不僅篩選zui有效,且對試品加載應力均勻,在執行程序和修改程序方面有較大的靈活性:篩選時(shí)間較大多數其它形式短。

ESS溫度循環(huán)試驗有三個(gè)要求:

(1) 溫度極限的溫差盡可能大:高低溫之間的溫差≥100℃,而不管產(chǎn)品預定的使用極限,只要產(chǎn)品不引起不必要的危險,且不使無(wú)缺陷的產(chǎn)品破壞。

(2) 溫度極限之間的溫度速率必須盡可能快,通?!?℃/min,以產(chǎn)生zui佳應力水平,且多次循環(huán),而不危害無(wú)缺陷的產(chǎn)品。

(3) 試品上的風(fēng)速zui好≥3m/s,以使試品表面溫度盡量接近箱溫。

能滿(mǎn)足以上要求的試驗設備才能作為ESS溫度循環(huán)試驗設備,顯然,一般作環(huán)境試驗的高低溫試驗箱都不能滿(mǎn)足,東莞市恒工環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)有滿(mǎn)足ESS溫度循環(huán)試驗的設備,可在+100℃至-55℃之間進(jìn)行交變, 其溫度變化速率可達5℃ /min,8℃/min,10℃/min。

用隨機振動(dòng)作ESS試驗需時(shí)較短,對暴露產(chǎn)品的機械缺陷特別有效,如脫焊、虛焊等,隨機振動(dòng)費用太貴,僅管如此,仍被認為比其它振動(dòng)型式好,并經(jīng)常采用,如果費用允許,可與溫度循環(huán)組成綜合試驗進(jìn)行篩選。

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