ПРИЛОЖЕНИЕ В
Обязательное
B.1. Общие положения
Испытание на воздействие внешних факторов предназначено для определения с некоторой долей вероятности способности изделий сохранять работоспособность и параметры в заданных условиях окружающей среды путем имитации реальных условий окружающей среды или путем воспроизведения их воздействий.
Методы испытаний по МЭК 68-2 ставят следующие цели:
- определить пригодность образцов для хранения, транспортирования и эксплуатации в заданных условиях окружающей среды, учитывая предполагаемый срок службы;
- обеспечить информацией о качестве разрабатываемого или серийно выпускаемого образца.
Выбор из МЭК 68-2 степеней жесткости испытания, равно как и самого испытания, соответствующих данному воздействию окружающей среды, может быть затруднен. Хотя по различным причинам невозможно дать единое обоснованное правило для всех образцов, устанавливающее связь условий испытания с действительными условиями окружающей среды, в некоторых случаях установить такую связь вполне возможно.
Данное руководство поэтому ограничено перечислением некоторых существенных моментов, которые следует принять во внимание при выборе испытания и степеней жесткости. Следует обратить внимание на тот факт, что большое значение может придаваться последовательности испытаний, проводимой на образце (см. п.4.12).
Для некоторых видов испытаний следует использовать специальные руководства, приведенные в МЭК 68-2.
В.2. Основные положения
Когда возникает необходимость в проведении испытаний на воздействие внешних факторов, всегда следует пользоваться методами испытаний, указанными в МЭК 68-2, за исключением случаев, когда соответствующий метод испытания отсутствует.
Для этого имеются следующие основания:
а) полное соответствие с методами испытания МЭК 68-2 необходимо для обеспечения повторяемости и воспроизводимости результатов;
б) испытания по МЭК 68-2 подходят для применения к очень разнообразным образцам. Они разработаны независимо от вида испытуемого образца. Образец может не быть электротехническим изделием;
в) результаты, полученные в различных лабораториях, могут быть сопоставимы:
г) исключается распространение мало отличающихся друг от друга методов испытаний и оборудования;
д) длительное использование одного и того же испытания позволяет сравнивать результаты предыдущих испытаний образцов, технические характеристики которых в условиях эксплуатации известны.
Испытания характеризуют посредством задания параметров испытательных режимов, а не описанием испытательных средств. Для некоторых испытаний необходимо охарактеризовать испытательное оборудование.
Выбирая метод испытания, разработчик НТД должен всегда учитывать экономические аспекты, в частности, когда существуют два различных испытания, по результатам которых может быть получена одинаковая заданная информация.
Если при раздельном последовательном воздействии двух или более внешних факторов не обеспечивается получение желаемой информации, следует воспользоваться комбинированными или составными испытаниями (пп.4.10 и 4.11). Самые важные комбинированные и составные испытания даны в МЭК 68-2.
В некоторых случаях следует выбирать другие комбинации параметров внешних факторов, при условии, что полученные данные будут лучше тех, которые можно получить, применяя последовательность испытаний. При этом следует принимать во внимание возможные трудности при описании и проведении испытаний, при представлении результатов.
В.3. Соотношение между условиями испытаний и реальными условиями окружающей среды
Для описания испытания сначала должен быть определен точный характер условий окружающей среды, воздействию которых должны быть подвергнуты испытуемые образцы. Однако, с одной стороны, вряд ли возможно воспроизвести реальные условия, которые меняются по мало известным законам, и с другой стороны, испытания могут продлиться в течение всего срока службы образца.
Примечание. МЭК 721 дает информацию, которая может быть ценной при определении условий окружающей среды, встречающихся на практике. "Руководство" по некоторым отдельным испытаниям в МЭК 68-2 дает рекомендации по выбору соответствующих степеней жесткости.
Более того, условия эксплуатации не всегда могут быть однозначно определены. Поэтому испытания на воздействие внешних факторов обычно являются ускоренными испытаниями, причем в большинстве случаев при форсированных по сравнению с реальными нагрузками для получения более быстрого результата.
Коэффициент ускорения испытания зависит от специфики конкретного образца, подвергающегося испытанию. По этой причине, а также из-за того, что соотношение между требуемым сокращением продолжительности испытания и соответствующим увеличением уровня нагрузки не всегда известно, трудно указать конкретное цифровое значение коэффициенту ускорения, и такая попытка не предпринималась.
Коэффициенты ускорения следует всегда выбирать таким образом, чтобы избежать возникания механизмов отказа, отличных от имеющих место в эксплуатации.
В.4. Основные результаты воздействия факторов окружающей среды
Основными результатами воздействия факторов окружающей среды на образец являются коррозия, растрескивание, хрупкость, абсорбция или адсорбция влаги, окисление. Они могут привести к изменению физических и (или) химических свойств материалов.
Основные результаты некоторых отдельных внешних воздействующих факторов и обусловленные ими типичные отказы приведены в табл.1. Примерами внешних воздействующих факторов, не приведенных в табл.1, являются ядерная радиация и рост грибов.
Таблица 1
Основные эффекты, вызываемые воздействием отдельных внешних факторов
Факторы окружающей среды |
Основной эффект воздействия |
Типичный вид отказов |
Высокая температура |
Тепловое старение: окисление, растрескивание, химическая реакция. |
Нарушение изоляции, механическое повреждение, увеличение механического напряжения, увеличивающийся износ подвижных частей из-за расширения или потери смазки |
Низкая температура |
Хрупкость. |
Нарушение изоляции, растрескивание, механическое повреждение, увеличивающийся износ подвижных частей, вызванный сжатием или потерями механической прочности или потерями смазки |
Высокая относительная влажность |
Абсорбция или адсорбция влаги. |
Физические разрушения, нарушение изоляции, механическое повреждение |
Низкая относительная влажность |
Обезвоживание. |
Механическое повреждение, растрескивание |
Высокое давление |
Сжатие, деформация |
Механическое повреждение, течи (нарушение герметичности) |
Низкое давление |
Расширение. |
Механическое повреждение, течи (нарушение герметичности), искрение, перегрев |
Солнечная радиация |
Химическая, физическая и фотохимическая реакции. |
Нарушение изоляции. |
Песок и пыль |
Абразивный износ и эрозия. |
Увеличенный износ, электрическое повреждение, механическое повреждение, перегрев |
Коррозионная атмосфера |
Химические реакции: коррозия, электролиз. |
Увеличенный износ, механическое повреждение, электрическое повреждение |
Ветер |
Применение силы. |
Структурное разрушение, механическое повреждение. |
Дождь |
Абсорбция воды. |
Электрическое повреждение, растрескивание, течи, поверхностное разрушение |
Град |
Эрозия. |
Структурное разрушение, поверхностное разрушение |
Снег или лед |
Механическая нагрузка. |
Структурное разрушение. |
Быстрая смена температуры |
Тепловой удар. |
Механическое повреждение, растрескивание, нарушение герметичности, течи |
Озон |
Быстрое окисление. |
Электрическое повреждение, механическое повреждение, потускнение поверхности, растрескивание |
Ускорение (постоянный режим) |
Механическое напряжение. |
Механическое повреждение, увеличение износа подвижных частей, структурное разрушение |
В.5. Различия между испытаниями элементов и других образцов
В.5.1. Испытания элементов
В общем случае в начале разработки точные условия окружающей среды, в которых данный элемент должен функционировать, неизвестны. Кроме того, этот элемент может быть использован в изделиях различного назначения в условиях, отличных от тех, в которых находятся сами изделия.
Обычно элементы имеются в достаточных количествах, чтобы позволить проведение различных испытаний на нескольких выборках из различных партий. Количество испытуемых элементов может позволить провести статистический анализ результатов. Часто возможно проведение разрушающих испытаний.
В.5.2. Испытание других образцов
Образцы для испытаний часто имеются только в небольших количествах в силу их стоимости. Очень часто для сложных аппаратуры и изделий имеется только один образец либо в комплекте, либо только как часть сборки, пригодный для испытания.
Поэтому разрушающие испытания обычно считают невозможными, и последовательность испытаний представляет особую важность. В некоторых случаях данные, полученные в результате испытаний элементов, сборок и узлов, могут позволить уменьшить количество испытаний, которые в противном случае пришлось бы проводить.
В.6. Последовательность испытаний
В.6.1. Введение
В случаях, когда результат воздействия одного фактора окружающей среды на образец зависит от предшествующих условий, в которых он находится, необходимо этот образец подвергать различным испытаниям в определенной последовательности.
В последовательности испытаний (п.4.12) интервалы времени между испытаниями на воздействие отдельных факторов окружающей среды таковы, что обычно не оказывают значительного влияния на испытуемый образец. Если же интервалы времени оказывают влияние, то следует прибегнуть к помощи составного испытания (п.4.11), в котором интервалы времени между воздействиями отдельных факторов окружающей среды указаны точно, так как они оказывают существенное влияние на образец.
Примечание. Примеры
а) Составное испытание: Испытание Z/АД (МЭК 68-2-38-74).
б) Последовательность испытаний: Испытание Т (МЭК 68-2-20-79), за ним следует испытание Na (МЭК 68-2-14-81) и затем испытание Еа (МЭК 68-2-27-87).
В.6.2. Выбор последовательности испытаний
Выбор последовательности испытаний, отвечающий поставленной цели, зависит от соображений, которые иногда могут быть противоречивы. Эти цели и соответствующее их применение приведены ниже.
Цель последовательности испытаний |
Основное применение |
Получить данные об отказах в начальной части испытательной последовательности, т.е. начать с наиболее жестких испытаний. |
Разработка испытаний. Обычно используют как часть исследований свойств прототипов |
Получить как можно больше данных до повреждения образца, т.е. начать с наименее жестких испытаний, например с неразрушающих испытаний |
Разработка испытания. Обычно используются как часть исследований свойств прототипов, особенно при наличии ограниченного количества образцов |
Использовать последовательность испытаний, которая даст наиболее эффективные результаты, в частности, при некоторых испытаниях могут обнаружиться повреждения, вызванные предшествующими испытаниями |
Стандартные типовые испытания элементов и аппаратуры |
Использовать последовательность испытаний, которая имитирует последовательность воздействия факторов окружающей среды, с наибольшей вероятностью встречающуюся на практике |
Типовые испытания аппаратуры и сложных систем, когда условия их применения известны |
В.6.3. Последовательность испытания элементов
Поскольку трудно стандартизовать единую последовательность испытаний, приемлемую для всех типов элементов, в соответствующей НТД должны быть даны соответствующие последовательности. При выборе последовательности необходимо учитывать следующее:
- испытание на быструю смену температуры следует включать в начале последовательности;
- испытания на прочность выводов и пайку (включая теплостойкость при пайке) следует включать в начале всей последовательности испытаний;
- затем следует проводить все или часть механических испытаний, так как такие испытания могут выявить возможные отказы, обусловленные испытаниями на быструю смену температуры, и могут вызвать новые отказы, такие как трещины и течи. Такие отказы легко выявляются в процессе климатических испытаний, проводимых в конце последовательности. Если иное не установлено, в НТД следует использовать "последовательность климатических испытаний" (разд.7).
Испытание на сухое тепло и холод проводят в начале последовательности климатических испытаний с тем, чтобы учесть эффект кратковременного воздействия температуры. В процессе испытания на влажное тепло в циклическом режиме влага будет проникать в любые трещины, и ее действие будет усиливаться испытаниями на холод и пониженное атмосферное давление. Применение в дальнейшем испытания на влажное тепло в циклическом режиме будет способствовать еще большему прониканию влаги в любые существующие трещины, и после периода восстановления это может быть установлено по изменению электрических параметров изделия;
- в некоторых случаях для быстрого обнаружения трещин и течей может быть использовано испытание на герметичность;
- испытание на влажное тепло, постоянный режим часто применяют в конце всей последовательности испытаний или, когда оно не включено в последовательность, на отдельных образцах, чтобы определить поведение элемента при длительном воздействии влажной атмосферы;
- такие испытания, как коррозия, падение и опрокидывание, солнечная радиация, обычно не включают в последовательность испытаний. Они должны, если требуется, проводиться на отдельных образцах.
В.6.4. Последовательность испытаний для других образцов
В.6.4.1. Выбор последовательности
По возможности последовательность испытаний следует устанавливать на основании данных об условиях эксплуатации.
Если этих данных нет, рекомендуется использовать такую последовательность, которая дает наиболее эффективные результаты. Последовательность, которая пригодна для большинства типов образцов, дана в п.В.6.4.2. Следует применять только те испытания, которые являются наиболее важными с точки зрения предполагаемого использования.
В.6.4.2. Основная последовательность испытаний, дающая наиболее эффективные результаты, приведена в табл.1.
Пример основной последовательности испытаний (п.В.6.4.1), пригодной для большинства типов аппаратуры, представлен ниже.
Испытание |
Пояснение |
А. Холод |
|
В. Сухое тепло |
|
N. Быстрая смена температуры |
Климатическое испытание может вызвать механические напряжения, которые могут сделать образец более чувствительным к последующим испытаниям |
Е*.Удар |
Испытания могут вызвать механические напряжения, приводящие к немедленному отказу образца или повышению его чувствительности к последующим испытаниям |
М. Атмосферное давление |
Применение испытаний может выявить температурные и механические напряжения, возникающие в процессе предшествующих испытаний |
L. Пыль и песок |
Применение испытаний может усилить результат воздействия температурных и механических напряжений, вызванных предшествующими испытаниями |
Проникание твердых частиц. |
Должны использоваться испытания по МЭК 529** до завершения работы по испытанию L и по испытанию R в МЭК 68-2 |
__________________
* Последовательность применения испытаний Е и F может быть обратная.
** Разработка государственного стандарта не предусмотрена.
Примечание. Испытания на воздействие влажного тепла, постоянный режим и коррозию следует проводить на разных образцах, если это возможно.
В.6.4.3. Испытания для специального применения
Испытания на нижеследующие воздействия следует проводить только в случаях, когда изделия будут подвергаться этим воздействиям в условиях эксплуатации:
G - ускорение, постоянный режим;
J - грибостойкостъ;
S - солнечная радиация.
Озон*.
Обледенение*.
________________
* Метод испытания до настоящего времени не включен в МЭК 68-2.
Примечание. Испытание на грибостойкость следует проводить на разных образцах, если возможно.