一、環境試驗定義環境試驗是為了保證產品在規定的壽命期間,在預期的使用、運輸或貯存的所有環境下,保持功能可靠性而進行的活動。是將產品暴露在自然的或人工的環境條件下經受其作用,以評價產品在實際使用、運輸和貯存的環境條件下的性能,并分析研究環境因素的影響及其作用機理。在提高產品可靠性方面,環境試驗占有重要位置,說的極端一些,沒有環境試驗,就無法正確鑒定產品質量與可靠性。
環境試驗的試驗類型一般有機械試驗、氣候試驗與生物及化學試驗。
1) 機械試驗指自然環境環境中與機械應力相關的試驗,如振動、沖擊等。
2) 氣候試驗指自然環境中與氣候相關的試驗,如氣溫、光照、降水等。
3) 生物及化學試驗指自然環境與生物侵蝕或化學侵蝕相關的試驗,如鹽腐蝕、霉菌腐蝕等。
二、環境試驗意義與作用2.1環境影響
各種環境因素對產品的主要影響及其誘發的典型失效見表1所示。
2.2環境試驗的意義
對產品的評價不能只看其功能和性能是否優秀,還要綜合其各方面條件,例如在嚴酷環境中,其功能和性能的可靠程度以及維修、成本高低等。在提高產品可靠性方面,環境試驗占有重要位置,說的極端一些,沒有環境試驗,就無法正確鑒別產品的品質、確保產品質量。在產品的研制、生產和使用中都貫穿著環境試驗,通常是設計""環境試驗""改進""再環境試驗""投產。環境試驗越真實準確,產品的可靠性越好。
2.3環境試驗的作用
環境試驗的作用主要如下:
1) 用于產品研究性試驗:研究性試驗主要用于產品的設計、研制階段,用于考核所選用的元器件、零部件、設計結構、采用的工藝等能否滿足實際環境要求以及存在的問題。為了節省時間和充分暴露產品的薄弱環節,一般都采用加速環境試驗方法。
2) 用于產品定型試驗:定型試驗是用來確定產品能否在預定的環境條件下達到規定設計技術指標和安全要求。定型試驗是最全面的試驗,產品可能遇到的環境因素都必須考慮到。
3) 用于生產檢查試驗:生產檢查試驗主要用于檢查產品的工藝質量及工藝變更時的質量穩定性。
4) 用于產品的驗收試驗:驗收試驗是指產品出廠時,為了保證產品質量必須進行的一些項目的試驗,驗收試驗通常是抽樣進行的。
5) 用于安全性試驗:用環境試驗可以檢查產品是否危害健康及生命問題,用恒加速度來檢查產品安裝、連接的牢固性,以防止在緊急情況下被甩出而造成人身傷亡事故或撞壞其它設備。安全試驗通常采用較正常試驗更嚴酷的試驗等級進行。
6) 用于可靠性試驗:可靠性試驗是由環境試驗、壽命試驗、現象試驗和特殊試驗等組成,環境試驗是其中的主要組成部分。美國MIL-ZTD-781D中明確規定:環境試驗是可靠性試驗的必要補充內容,也是提高產品可靠性的重要手段。
2.4 環境試驗優越性
環境試驗相對于自然暴露試驗與現場試驗優點是試驗時間相對較短,可重復性高,試驗成本低。自然暴露試驗與現場試驗定義如下:
1) 自然暴露試驗:自然暴露試驗是指將試驗樣品放到某些典型的自然環境條件下進行試驗,一般試驗時間較長,試驗結果可重復性差,費用很高。
2) 現場試驗:現場試驗是指將試驗樣品放到某些典型的使用現場進行正常使用,一般試驗結果可重復性不高,但是費用很高。民用產品中的汽車都會進行現場試驗,主要是在極端寒冷和極端高溫的地區進行,國內的漠河由于具備極端寒冷的條件是很多汽車廠商的現場試驗場地。
三、環境試驗項目與順序
產品的環境試驗項目主要包括高低溫試驗、低氣壓試驗、振動試驗、加速度試驗、溫度沖擊試驗、太陽輻射試驗、濕熱試驗、霉菌試驗、鹽霧試驗、砂塵試驗等。針對不同類型或用途的產品,因使用任務、使用條件等的不同,需進行的環境試驗項目也相應地有所區別。
一套產品往往要進行多項環境試驗,這些試驗項目應以一定的順序安排進行,安排的原則、方法及應用見下表2所示:同時,安排試驗順序時應考慮以下各試驗間的相互作用及影響:
1)高、低溫試驗通常先進行,溫度沖擊試驗安排在之后;
2)低氣壓(高度)試驗一般先進行,因為其破壞性較小。若要考核溫度和力學試驗是否影響密封效果和產品的結構完整性,則應在溫度、力學試驗之后進行低氣壓試驗;
3)為了評價電路中的防潮材料在經受極端溫度或振動后是否失去保護作用,濕熱試驗通常安排在溫度試驗、低氣壓(高度)試驗和振動試驗之后進行;
4)為保證霉菌試驗的有效性,霉菌試驗應在鹽霧試驗和砂塵試驗前進行,因為砂塵會促進霉菌生長,鹽霧卻會抑止長霉效果;
5)對于密封產品,為了檢查密封缺陷,振動試驗應在高溫試驗后進行;
6)鹽霧試驗一般安排在其它氣候試驗后進行,特別是在霉菌試驗和濕熱試驗后進行,因為它有潛在破壞作用;
7)砂塵試驗應在霉菌、鹽霧和濕熱試驗后進行,因為砂塵試驗后能在試驗樣品上積聚塵、土和產生磨損,從而影響上述試驗結果。
四、環境試驗標準
環境試驗應參照產品適用的標準開展,廣東科鑒檢測工程技術有限公司已將常用的環境試驗標準納入到公司CNAS認可范圍并獲得通過,示例部分標準如下:
1)GJB 150(A) 軍用裝備實驗室環境試驗方法;
2)GB/T 2423 電工電子產品環境試驗;
3)GB/T 4798 電工電子產品應用環境條件;
4)GB/T 32065海洋儀器環境試驗方法;
5) GB/T 12085 光學和光學儀器 環境試驗方法;
6)GB/T 13543-1992 數字通信設備環境試驗方法;
7)GB/T 33721-2017 LED燈具可靠性試驗方法;
8)GB/T 11606-2007分析儀器環境試驗方法;
9)SY/T 5099-2007 石油測井儀器環境試驗及可靠性要求。
五、結論
在產品的研制、生產和使用過程中都貫穿著環境試驗,通常是設計——環境試驗——改進——再環境試驗——投產。環境試驗越真實準確,產品的可靠性就越高,同時企業的生產成本、風險成本也就越降低。因此,產品的環境條件與環境試驗,必須得到企業的重視,只有這樣,企業才能獲得更長遠的發展。