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环境试验

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环境试验

发布日期:2020-12-18 作者: 点击:

1、环境试验的起源、目的和简介

起源:早开始于军方,文献第一次记载是在河流入海的边上进行金属样品的挂片试验,这便是最早的自然环境试验。

    一战期间很大一部分比例的武器运到战场后无法工作,很多武器存储一段时间后无法工作,比例很高,因此研究出了一系列的环境适应性试验。

    到了二战期间,为进一步推动武器的环境适应,US成立“劣化防护中心”来制定军用产品的环境试验标准。

 

目的:质量是产品价值的基础,产品投放市场后发生质量问题时,性能的损坏程度并不直接影响产品成本,对厂商来说最大损失莫过于品牌信誉的丧失。为避免这些损失,在产品投放市场之前,就必须要对产品做质量鉴定。环境试验不仅能够通过模拟试验和产品寿命老化试验对产品进行质量鉴定,同时还是质量保证体系中必不可少的一环。

 

简介:环境试验是根据产品运输和使用过程中可能发生的(极限)环境进行模拟测试,尽量在产品开发阶段发现绝大部分问题,这样一来在产品推向市场后不会有大的问题出现。一切的准则就是参考实际的产品用户使用剖面进行。

    环境试验更多的是针对产品的设计目标来进行验证,其中主要是运输环境、存储环境、工作环境等,但是通过环境试验只能够说产品能够在特定的环境下工作,并不能够说明产品在特定的条件长时间持续工作的能力,也就是说环境试验无法告诉我们产品的可靠性水平。

 

2、环境试验的分类和作用

环境试验就其手段来分主要有:

       自然暴露试验:

       自然环境暴露试验是指自然环境下进行长时间暴露的试验,通常是在室外自然条件下进行长期暴露,试验时间一般至少两年以上。然后环境暴露试验通常用于机械结构产品的材料、生产工艺(镀层和涂层)的环境适应性研究,重点关注材料的腐蚀和劣化。

       人工模拟试验:

      通过试验仪器(温湿度箱、振动台、模拟运输台等)模拟产品在运输和使用过程中的气候及机械环境的试验。      

       现场试验:  

将产品在实际使用条件下进行考察试验。

 

环境试验按环境条件来分主要有:

1、GB/T4796&IEC60721-1《电工电子产品环境条件分类第1部分:环境参数及其严酷程度》:

Ø  将产品的环境条件划分为:气候、生物、化学活性物质、机械活性物质、污染物液体、机械力学、电和电磁干扰7大类

2、ETSI300 019《欧洲通信产品环境试验系列》:

Ø  将产品的环境条件划分为:空气温度、湿度、空气(压力和速度)、水、辐射、化学活性物质、机械活性物质、生物、振动、冲击、地震等类

 

 

2.1 自然暴露试验

2.1.1 自然暴露试验的作用:

       通过自然暴露试验可以获得产品在自然环境条件下电参数的变化规律、失效情况、失效水平和失效原因,还可以了解产品制造过程中材料、工艺、涂敷层等性能的稳定性和防护能力。

       自然暴露试验可以为研究人工模拟试验方法及其转换关系提供数据资料,还可以用来验证和比较加速试验的有效性。

2.1.2 自然暴露试验的局限性

       试验条件不能控制,在一定程度上影响了试验的再现性;

       另外自然暴露试验的试验周期长,有时跟不上产品的发展。

 

2.2 人工模拟试验

2.2.1 人工模拟试验的分类

按产品在储存、运输、使用过程中所遇到的环境条件可分为 :

       气候环境试验:包括高温、低温、湿度、气压、风雨雪等;

       机械环境试验:主要包括冲击、振动、跌落、摇摆、噪声、恒定加速等;

   生物、化学环境试验:包括霉菌、老鼠、盐雾、二氧化硫等。

   其它环境试验:三综合(温度、湿度和震动),Highly Accelerated Life Test (HALT),Highly accelerated stress screen (HASS),Environment Stress Screening (ESS)


2.2.2 人工模拟试验的优缺点

   人工模拟试验与自然暴露试验相比,可以加速和强化试验,节省时间且随时都可以进行,试验参数易控制,再现性好;

     其不足之处是当条件和试验程序选择不当时,会使试验失真,以至得出错误结论。

 

2.3 现场使用试验

2.3.1 现场使用试验的作用

 对于大型产品,尤其是移动式和大型成套设备(例如汽车测试高速行驶时的环境适应性试验)只能进行现场试验。

 另外对于需要采集现场实际数据的也需要在实际环境下进行现场试验,如高铁动车组运行,大型设备的实际包装路跑试验。

2.3.2 现场使用试验的优缺点

    产品在现场使用期间,受到各种环境因素的综合作用,所以比单一或组合试验更能暴露产品存在的问题。可见,现场使用试验的结果是最真实的,也是最有说服力的。

  其不足之处是周期长,成本高。

 

2.4 环境试验的作用

   在产品的设计、研制阶段,环境试验用于考核所选用的元器件、设计的结构、采用的工艺等能否满足实际环境的要求和存在的缺陷。为节省时间和充分暴露产品的薄弱环节,用加速寿命老化试验的形式即根据不同的环境应力因素,采用不同的加速因子,以强化和加速进行。

  在产品的定型阶段,环境试验用于确定产品在预定的环境下技术指标能否达到设计要求、正常工作情况下能否保证设计的寿命、能否满足安全要求。在此阶段的环境试验是环境适应性试验即采用产品储存、运输、使用过程中实际的环境条件下进行。

   在产品正常生产阶段、生产工艺有重大变更或当生产了相当一段时间后,环境试验用于检查产品的工艺质量或检查其质量的稳定性。在此阶段的环境试验也是环境适应性试验。

  在产品的终检阶段,环境试验通过施加非破坏性应力检查所有产品以消除早期失效、减少不合格产品数目并在合格产品投入使用前试工作一段时间稳定产品性能。此一阶段的环境试验是环境筛选试验。

  环境试验还可用于安全性检查,检查产品是否存在有危害健康、生命及财产的问题。例如:用恒定加速度试验来检查安装、连接的牢固性。当用环境试验设备来考核安全性时,通常采用比正常试验高的试验条件。

 

2.5 环境试验的重要性

环境试验是评价产品器件、系统及其包装件在实际储存、运输、使用环境条件下的环境适应性能的重要手段,是考察和保证产品的质量的重要手段 。


2.6 何时做环境试验

  环境试验贯穿于电子电工产品的设计、试制、生产、销售、使用的全过程,在不同的阶段其所起的作用及表现的形式都不一样。

  环境试验可以在产品的设计阶段的原材料认证、研制阶段的可靠性增长、定型阶段的可靠性统计、生产过程的环境适应性、出厂前的环境筛选中发挥重要作用。

 

3 各类环境试验介绍

3.1 气候类试验;

3.2 生物类试验;

3.3 化学活性物质类试验;

3.4 机械活性物质类试验;

3.5 化学类试验;

3.6 机械力学类试验。


4、环境试验标准

4.1 GB/T4796&IEC60721-1 《电工电子产品环境条件分类第1部分:环境参数及其严酷程度》

4.2 GB/T4797&IEC60721-2 《电工电子产品自然环境条件》

4.3 GB/T4798&IEC60721-3 《电工电子产品应用环境条件》

4.4 GB/T20159《环境条件分类与环境试验之间的关系及转换指南》

4.5 GB/T2423&IEC60068系列 《电工电子产品环境试验系列》

4.6 ETSI300 019系列《欧洲通信产品环境试验系列》

4.7 GR63 北美《中心机房通信产品环境试验条件》

4.8 GR3108 北美《室外通信产品电子部分试验条件》

4.9 GR487 北美《室外通信产品外壳试验条件》

4.10 GJB150&MIL810 《军用产品环境试验要求》

4.11 ISTA系列 《国际安全运输协会包装运输系列标准》


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