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環(huán)境試驗的重要性及環(huán)境試驗設備的有關問題
閱讀:747 發(fā)布時間:2011-5-271 環(huán)境試驗的目的及其重要性
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展和軍用裝備的改進凌红,對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求越來越高混砸,因而對可靠性研究*的設備─環(huán)境試驗設備的品種、質(zhì)量的要求也更多更高兜畸。特別是海灣戰(zhàn)爭顯示了武器裝備在戰(zhàn)爭中的重要作用努释,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(nèi)外的部分統(tǒng)計資料表明伐蒂,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)品時的環(huán)境因素引起的煞躬,如表1:
國 家 中 美
產(chǎn) 品 機載產(chǎn)品 沿海基地使用的產(chǎn)品 同一種175架飛機中31種產(chǎn)品兩年故障分析 F/A-18大黃蜂飛機
因環(huán)境因素引起的故障 52.7% 52% 52% 51%
其中:溫度(高低溫)
振動
潮濕
砂塵
鹽霧
低氣壓
沖擊 42 40 55 40
21.6 27 20 27
19 19 19 19
7.8 14 6 6
3.9 / / 4
3.6 / / 2
2.1 / / 2
可見逸邦,環(huán)境因素對軍用裝備非常重要恩沛,有不可忽視的影響,為了使軍用產(chǎn)品有很好的環(huán)境適應性缕减,從而提高其使用可靠性雷客,不僅在開發(fā)研制階段,就是在使用階段都必須進行環(huán)境試驗桥狡。
對一般電工搅裙、電子產(chǎn)品,由各種環(huán)境因素引起的失效比例統(tǒng)計如圖1示:
可見一般電工裹芝、電子產(chǎn)品由環(huán)境因素引起的失效與上表的統(tǒng)計是差不多的部逮。
環(huán)境試驗是將產(chǎn)品暴露在天然或人工模擬環(huán)境中,從而對其實際上可能遇到的貯存臀匹、運輸和使用條件下的性能作出評價的試驗讲幌,簡單說是對產(chǎn)品進行環(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環(huán)境因素對產(chǎn)品的影響挠站,考核產(chǎn)品的環(huán)境適應性仙涡;
1.2 作為產(chǎn)品的型式試驗項目之一,或產(chǎn)品的驗收試驗恃藐, 看其是否符合規(guī)定的環(huán)境要求眶蹈,產(chǎn)品是否合格,作為產(chǎn)品接收或拒收的決策依據(jù)自拖。
1.3 作產(chǎn)品環(huán)境應力篩選(ESS)試驗天枣,篩選出不合格的或有潛在缺陷的產(chǎn)品,從而提高產(chǎn)品的可靠性虫犀。
環(huán)境試驗可分外場試驗及實驗室試驗:
(1) 實驗室試驗:一般在實驗室內(nèi)進行肪援,又叫人工模擬試驗证莺, 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)境中試驗堕义。人工模擬試驗具有與大氣暴露試驗相似的模擬性猜旬,并有加速性,可大大縮短試驗時間倦卖,且其環(huán)境應力洒擦、負載條件的施加都可嚴格控制在容差范圍內(nèi),保證全部試驗在受控條件下進行,故重現(xiàn)性好熟嫩,有可比性秦踪,其缺點是受到設備的限制,一般是試驗一些體積較小掸茅,重量較輕的產(chǎn)品椅邓,且有時對非常真實的綜合環(huán)境的模擬性較差。
∶潦ā(2) 外場試驗景馁,可分為天然暴露試驗和現(xiàn)場試驗:
① 天然暴露試驗:將產(chǎn)品或材料在自然氣候條件下暴露逗鸣,考核其環(huán)境適應性合住,試驗樣品一般不工作,試驗的時間很長特与,往往需要多年后才能評估其結果释何,這種試驗準確、嚴格儿趋、真實档低、其結論比較,此種試驗多為國家或大的工業(yè)集團采用蛔乖。
∷蟮椤② 現(xiàn)場試驗:由于實驗室設備受到各種限制,許多軍用裝備不可能在實驗室中進行各種環(huán)境試驗赃剂,即使能夠試驗蜜雏,實驗室試驗也不可能*真實的模擬現(xiàn)場的使用環(huán)境,因此無法進行真實的考核淑停,所以不僅大設備孝摘,就是能在實驗室進行環(huán)境試驗的小設備也需要進行現(xiàn)場環(huán)境試驗,以補充實驗室的不足锰抡,充分驗證軍用裝備在現(xiàn)場使用環(huán)境中是否會損壞或能否正常工作妻往。在海灣戰(zhàn)爭開始前,美軍裝備在沙特作戰(zhàn)前線曾進行過為時不短的現(xiàn)場試驗试和,發(fā)現(xiàn)了不少裝備不適應現(xiàn)場環(huán)境的問題讯泣,經(jīng)研究處理后,大大提高了裝備的可靠性阅悍,美軍標MIL-STD-0810E中明確規(guī)定要安排工作環(huán)境驗證試驗好渠,將實驗室與現(xiàn)場結合起來,交替使用實驗室試驗和現(xiàn)場試驗有助于加快研制進度和降低研制成本节视,并使環(huán)境因素對裝備的影響減到zui小拳锚,使裝備的可靠性大大提高假栓。
現(xiàn)場試驗的優(yōu)點是真實、可靠霍掺,能起到實驗室起不到的作用匾荆。缺點是試驗環(huán)境條件不能保證在受控條件下進行,故其試驗條件和試驗結果的重現(xiàn)性較差抗楔。
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)境適應性棋凳,用于確認設計,ESS是一個篩選程序连躏,用于考核產(chǎn)品的零部件朵椿、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(xiàn)場的其它性質(zhì)的失效怠义,ESS要求100%的產(chǎn)品作暴露試驗俭宁,而不能隨機抽樣,因為產(chǎn)品的潛在缺陷是隨機的陷母,只有100%的試驗才能保證篩選的有效性贷营。
對產(chǎn)品進行環(huán)境應力篩選的關鍵:
(1) 環(huán)境應力的*水平尿欲,必須適合于強制產(chǎn)品的缺陷變?yōu)槭А?br /> ∥艽帧(2) 應力必須不超過產(chǎn)品電氣和機械性能的極限,不應使無缺陷的產(chǎn)品失效或減少產(chǎn)品的有效壽命溜舷。
作為用于ESS的環(huán)境試驗設備扯凫,其環(huán)境應力的大小應能滿足以上要求,顯然比常規(guī)的環(huán)境試驗設備要求高开摄。
ESS的型式有溫度循環(huán)售拼、隨機振動、高溫邦马、熱沖擊贱鼻、 低溫、濕熱滋将、 低氣壓邻悬、綜合環(huán)境等。根據(jù)美國環(huán)境科學學會(IES)等單位的研究資料随闽,說明溫度循環(huán)是篩選zui有效的形式拘悦,其次是隨機振動,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)和隨機振動兩種試驗方法橱脸。
溫度循環(huán)不僅篩選zui有效,且對試品加載應力均勻分苇,在執(zhí)行程序和修改程序方面有較大的靈活性:篩選時間較大多數(shù)其它形式短添诉。
ESS溫度循環(huán)試驗有三個要求:
∑ㄉ!(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)品預定的使用極限栏赴,只要產(chǎn)品不引起不必要的危險蘑斧,且不使無缺陷的產(chǎn)品破壞。
÷佟(2) 溫度極限之間的溫度速率必須盡可能快堡喳,通常≥5℃/min,以產(chǎn)生*應力水平企奔,且多次循環(huán)祸播,而不危害無缺陷的產(chǎn)品。
⊙取(3) 試品上的風速≥3m/s遭唠,以使試品表面溫度盡量接近箱溫。
能滿足以上要求的試驗設備才能作為ESS溫度循環(huán)試驗設備窄栓,顯然颊姻,一般作環(huán)境試驗的高低溫試驗箱都不能滿足,東莞市宏展環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)有滿足ESS溫度循環(huán)試驗的設備笙亿,可在+100℃至-55℃之間進行交變矫恳, 其溫度變化速率可達5℃ /min,8℃/min,10℃/min炕烈。
用隨機振動作ESS試驗需時較短刮赵,對暴露產(chǎn)品的機械缺陷特別有效,如脫焊拆内、虛焊等旋圆,隨機振動費用太貴,僅管如此麸恍,仍被認為比其它振動型式好灵巧,并經(jīng)常采用,如果費用允許抹沪,可與溫度循環(huán)組成綜合試驗進行篩選刻肄。