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如何选择适合产品的环境可靠性试验

选择适合产品的环境可靠性试验需要综合考虑多个因素,以下是详细步骤:


一、明确产品的使用环境和应用场景


使用地域和气候条件

如果产品主要在热带地区使用,如东南亚国家,那么高温、高湿度的环境条件是重点考虑因素。例如,对于户外电子设备,可能需要着重进行高温高湿试验,像双 85 老化试验(温度 85℃、湿度 85% RH)来模拟当地的潮热气候,评估产品在这种环境下的可靠性,因为长时间处于这种环境可能导致产品内部电子元件受潮、腐蚀,材料老化加速等问题。

而如果产品主要在极地或寒冷地区使用,如北欧国家的一些户外设施,低温试验就至关重要。产品需要能够在极低温度下正常工作,像一些汽车零部件,要通过 - 40℃甚至更低温度的低温试验,以确保在寒冷环境下发动机、刹车系统等关键部件的性能不受影响,不会出现材料脆化、润滑剂凝固等问题。

应用场所特点

对于在工业环境中使用的产品,如工厂车间里的自动化设备,可能会受到灰尘、油污、电磁干扰等因素的影响。此时,需要考虑防尘、防油以及电磁兼容性(EMC)试验。例如,在有大量金属粉尘的铸造车间,产品需要进行防尘试验,验证其外壳防护等级(IP 代码)是否能够有效防止灰尘进入内部,影响电气性能。

如果产品是用于航空航天领域,如飞机上的电子设备,除了要考虑高低温、湿度等常见环境因素外,还要考虑高海拔低气压环境、振动和冲击等因素。因为在飞行过程中,设备会受到发动机振动、起飞降落时的冲击以及高空低气压环境的影响,所以需要进行相应的振动试验、冲击试验和低气压试验来确保产品的可靠性。


二、依据产品类型和特性确定试验项目


电子产品

对于电子消费产品,如智能手机、平板电脑等,温度和湿度试验是必不可少的。因为这些产品内部有大量的集成电路和精密电子元件,对环境的温度和湿度变化非常敏感。除了双 85 老化试验外,还可能需要进行温度循环试验,例如从 - 20℃到 60℃的温度循环,以模拟产品在不同季节和使用环境下的温度变化,检查产品在这种变化过程中是否会出现性能下降、短路、死机等问题。

电子产品的机械可靠性试验也很重要,如跌落试验和振动试验。由于这些产品在日常使用中可能会不小心掉落或者在运输过程中受到振动,通过规定高度的跌落试验(如从 1 米高度跌落)和不同频率、加速度的振动试验,可以评估产品外壳的坚固性和内部元件的固定情况,确保产品在遭受一定程度的机械冲击后仍能正常工作。

机械产品

对于机械产品,如汽车发动机、工业机床等,磨损试验和疲劳试验是关键的环境可靠性试验。以汽车发动机为例,通过模拟发动机在不同工况下的运转,进行长时间的磨损试验,可以评估活塞、曲轴等关键部件的耐磨性能,确保发动机在规定的使用寿命内能够正常工作。疲劳试验则可以模拟产品在反复加载和卸载的工作状态下的性能,如工业机床的主轴在高速旋转和切削过程中会受到周期性的力,通过疲劳试验可以确定其疲劳极限,避免在使用过程中出现突然断裂等灾难性故障。

对于一些户外机械产品,如建筑施工机械,还需要考虑耐候性试验,包括盐雾试验(模拟海边环境的腐蚀)、紫外线(UV)辐射试验(模拟户外阳光照射导致的材料老化)等。因为这些产品长期暴露在户外环境中,容易受到腐蚀和材料老化的影响,通过这些试验可以评估产品外壳和关键部件的防护能力。


三、考虑产品的生命周期和质量要求


产品生命周期阶段

在产品的研发阶段,为了验证设计的合理性,需要进行较为全面的环境可靠性试验。例如,新产品的原型机可能需要进行包括高低温试验、湿度试验、机械冲击试验等一系列试验,以便及时发现设计缺陷并进行改进。这些试验可以帮助确定产品在各种环境条件下的薄弱环节,为产品的优化提供依据。

在产品的量产阶段,抽样试验是常用的方法。通过定期抽取一定比例的产品进行环境可靠性试验,如每批次抽取 5% - 10% 的产品进行关键环境试验,可以监控产品质量的稳定性。如果发现有产品不符合试验要求,就需要对生产过程进行检查和调整,确保产品质量符合标准。

质量和可靠性目标

如果产品是用于对安全要求极高的领域,如医疗设备、航空航天设备等,那么对环境可靠性试验的要求就会非常严格。例如,医疗植入式电子设备,如心脏起搏器,需要经过大量的严格试验,包括长期的温度和湿度稳定性试验、生物相容性试验(模拟人体内部环境)、抗电磁干扰试验等。这些试验的目的是确保产品在复杂的人体环境中能够安全、可靠地工作,不会因为环境因素而出现故障,危及患者生命安全。

对于一些对质量要求相对较低的普通消费品,如玩具等,环境可靠性试验的项目和标准可以适当放宽,但仍然需要确保产品在正常使用环境下的基本可靠性。例如,玩具产品可能主要进行简单的跌落试验、拉力试验(检查小部件是否容易脱落)等,以满足儿童使用的安全性要求。


四、参考行业规范和客户要求


行业标准和法规

不同行业有各自的环境可靠性试验标准。例如,在汽车行业,有 ISO 16750 标准,该标准规定了汽车电气和电子设备的环境试验要求,包括温度、湿度、振动、盐雾等试验项目的具体参数和试验方法。电子行业有 IPC - J - STD - 020 标准,用于规范电子组件的湿度敏感等级和相应的预处理、烘烤等要求。产品必须满足所在行业的标准才能在市场上合法销售和使用。

一些国家和地区的法规也对产品的环境可靠性有要求。例如,欧盟的 RoHS 指令限制了产品中有害物质的使用,这也间接地影响了产品的环境可靠性试验内容。因为产品在不同环境条件下,有害物质的析出情况可能不同,所以需要通过相关试验进行验证。

客户特殊要求

有些客户可能会对产品提出特殊的环境可靠性要求。例如,一家大型跨国公司可能要求其供应商的产品在特定的温度和湿度组合环境下能够有比行业标准更长的使用寿命。或者,对于一些户外设备的采购商,他们可能要求产品在盐雾环境下的耐腐蚀性能达到更高的等级,如能够在重度盐雾环境下(盐雾浓度更高、暴露时间更长)正常工作。供应商需要根据这些客户的特殊要求来选择和调整环境可靠性试验项目

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