環(huán)境素對產品的影響是很大的,國內外很多資料表明,產品失效原因的大部分是由環(huán)境囚素造成的。美國空軍總部曾對沿海基地使用的產品進行過故障調查和分析,發(fā)生故障的產品52%是由環(huán)境因素引起的,其中溫度因素引起的故障占各環(huán)境因素引起的故障的4 0%。對同一機種1 75架飛機上3 1種產品連續(xù)兩年的故障統(tǒng)計分析,總故障的52%與環(huán)境因素有關,其中溫度引起的故障占諸環(huán)境素引起的55%。
我國某部曾對機載產品失效情況進行分析統(tǒng)汁,總故障中5 2.7%是環(huán)境因素引起的,其中溫度因素引起的故障占諸環(huán)境因素的4 2%。由此町見環(huán)境因素對產品質量的影響確實是很大的。同時也證明了影響產品質量的各種環(huán)境因素中,溫度因素對產品質量的影響更人,更突出。在溫度因素中,溫度變化因素比單一的高溫因素或低溫閃素對產品的影響要大的多。產品在使,儲存和運輸過程中會經常遇到這種環(huán)境因素。美國環(huán)境科學學會曾對各種環(huán)境應力的篩選做過統(tǒng)計分析,證明了溫度環(huán)境的篩選產品的溫度變化試驗方法規(guī)定的t 2是2—3分鐘,并規(guī)定采用閂動兩箱法t 2可以少于30秒。第二種方法是具有規(guī)定溫度變化速率的溫度變化試驗。這種方法除規(guī)定了TA、TB、t l外,還規(guī)定了升降溫速率。如電子產品規(guī)定的升降溫速率是5分鐘內半均速率為:l±O.2℃/1 1 1ii 3:3±0.6℃/1 1 1ii 3;和5±1℃/1 1 1in三個等級。第三種方法是溫度變化兩液槽法。這種方法和第一種方法所規(guī)定參數(shù)基本相同,不同的是,這種試驗是在兩個不同溫度的液槽中進行的。以三種方法的試驗,標準中均規(guī)定了循環(huán)次數(shù)。
對于研制過程中新產品,如何確定循環(huán)次數(shù),從統(tǒng)計規(guī)律中總結出來的經驗說明,產品的故障率同溫度的變化的循環(huán)次數(shù)有關,也同產品所含有的元器件、零部件的數(shù)量有l關。所含元件件數(shù),設備所含元器件數(shù)量與故障率的關系大致可用下圖1和圖2表示:效率比其他任何環(huán)境應力的篩選效率都高的多。此許多產品,特別是機電、電T和電了產品的諸多標準中都有溫度變化實驗的檢驗項同。許多產品的上藝中也有同溫度變化實驗類似的溫度循環(huán)篩選工藝。由于經濟條件的限制許多中小企、I缺乏用f這項試驗或篩選的設備,少數(shù)企業(yè)從眼前經濟利益考慮不愿意進行這樣的試驗和篩選,甚至許多應用產品的標準中沒有溫度變化這個檢驗項目。這對保證和提高產品的質量是極為不利的。溫度變化試驗的方法有三種,一個是具有規(guī)定轉換時間的兩箱法試驗,它是用一臺低溫箱和一一臺高溫箱進行的。根據(jù)產品標準規(guī)定的下限溫度TA(低溫),上限溫度T B(高溫),溫度持續(xù)時間t l,高、低溫轉換時間t2進行試驗。它的轉換時間t2是固定的,如電子產品的溫度變化試驗方法規(guī)定的t 2是2—3分鐘,并規(guī)定采用閂動兩箱法t 2可以少于3O秒。第二種方法是具有規(guī)定溫度變化速率的溫度變化試驗。這種方法除規(guī)定了TA、TB、t l外,還規(guī)定了升降溫速率。如電子產品規(guī)定的升降溫速率是5分鐘內半均速率為:l±O.2℃/1 1 1ii 3:3±0.6℃/1 1 1ii 3;和5±1℃/1 1 1in三個等級。
第三種方法是溫度變化兩液槽法。這種方法和第一種方法所規(guī)定參數(shù)基本相同,不同的是,這種試驗是在兩個不同溫度的液槽中進行的。以三種方法的試驗,標準中均規(guī)定了循環(huán)次數(shù)。對于研制過程中新產品,如何確定循環(huán)次數(shù),從統(tǒng)計規(guī)律中總結出來的經驗說明,產品的故障率同溫度的變化的循環(huán)次數(shù)有關,也同產品所含有的元器件、零部件的數(shù)量有l關。所含元件件數(shù),設備所含元器件數(shù)量與故障率的關系大致可用下圖1和圖2表示:
從圖1和圖2可以看出,結構比較簡單的元器件和含元器件、零部件較少的整機,一般選擇5次循環(huán)就町以了。結構比較復雜,所用元器件、零部件較多的整機選擇10次循環(huán)就可以將絕大部分故障因素暴露出來。為了設備、整機和儀器可靠性更高有時也可能選擇20次到30次循環(huán)。如某些彩色電視機在定型試驗時就選擇了3 o7~循環(huán)。第一種方法和第三種方法操作都比較簡單,有臺低溫箱,一臺高溫箱或一個冷水槽、一個熱水槽就能完成這兩種方法的試驗。第二種方法存臺試驗箱中進行的,這種試驗箱要具有低溫功能,高溫功能,還要保證其升降溫速率不變,并能符合不同速率的要求。這種設備由于價格昂貴,一般中小企業(yè)足小具備的。我院十幾年前從意大~I JAC s公司進口一臺u Y l200C型溫濕度試驗箱,是進行這種試驗比較理想的毆備。它的溫度范圍足一70℃到l80℃;相對濕度范圍足10℃到98℃:箱內容積為l 200升。該設備具有完整、準確的顯示系統(tǒng),靈敏、可靠的保護系統(tǒng)和準確的微處理機擰制系統(tǒng)。該設備能設定5 O段程序,9 80O次循環(huán)。以電視機溫度變化為例,介紹用這臺設備進行該項試驗的具體操作方法,并將用以期檢驗的溫度變化試驗的圖形表示出來,如圖3:
假設室溫是l 5℃,降到一l0℃,我們將時間設定為:3O分鐘,它的降溫速率足:u=[1 5℃一(一l 0℃)]/30 I l li r l一0 83℃/I l lj r l符合l±0.5℃/m in的要求。低溫3h結束需要丌溫,升溫時間可設定為lh,它的升溫速率:u=[40℃一(一l0℃)]/60 I l li r l=5 0℃/6 O I l li r l=0.8 3℃/I l li rl高溫3h結束需要將溫度降到室溫,它的降溫速率:u=(40℃—l 5℃)/3 0I l li rl=0.83℃/I l li r l。用五段序就將個周期的溫度和時間參數(shù)發(fā)定完畢。具體序如表l:
根據(jù)設備容積可在上下兩層放置4到6臺電視機,然后打開電源開關,溫度開關,通風機開關,存微處理機上按下程序P RG開關,按簡單循環(huán)CS鍵,通過數(shù)寧鍵盤輸入l;按℃鍵,通過數(shù)字鍵盤輸入一l0℃:按D鍵,通過數(shù)字鍵盤輸入0.5h;再按℃鍵,通過數(shù)字鍵盤輸入一l 0℃;再按D鍵,通過數(shù)字鍵盤輸入3h;依次將第3、第4、第5段程序輸入。以上步驟完成后再依次按下程序鍵、C s鍵、℃鍵、D鍵,檢查所設程序是否正確,如果微處理器顯示各段無差錯,再一次按下程序鍵,將程序存入微處理機的存儲器中。最后按下總循環(huán)計數(shù)鍵C C,通過鍵盤輸入總循環(huán)數(shù)1 0,啟動設備運行i~R UN,設備就可按所設程運行了,當?shù)?/FONT>5段程序結束時,總循環(huán)數(shù)顯示鍵由原來的1 O變?yōu)?/FONT>9,設備進入第二次循環(huán)。依次類推到第l O次循環(huán)結束,總循環(huán)數(shù)顯示鍵將變成零。設備自動停機。設備在升降溫過程中,溫度顯示鍵除示箱內實際溫度外,按下該鍵將顯示此時微處理機給出的指令溫度值。隨著箱內實際溫度變化,它的指定溫度也在變化,以此保證設備升降溫速率不變。
彩色電視在定型試驗時,下限溫度T A是一3O℃,上限溫度TB是4 5℃,循環(huán)3O次,并規(guī)定在低溫持續(xù)時間和高溫持續(xù)時f HJt l過程中,電視機要施加2 20V交流電,使電視機處于工作狀態(tài)中。設備控制系統(tǒng)有4個繼電器將電視機電源線的一一根與其中一個繼電器相連,然后通過按附加輸出鍵A,通過數(shù)健盤把與電視機相連的繼電器序號輸入。當設備運行進入這段程序時,微處理機附加輸出指示燈中,該序號指示燈亮,表示該繼電器接通電視機工作。我們如果讓第一個繼電器與箱內所有電視機相聯(lián),整個程序設定如表2。
實際操作步驟同前面所述的一l O℃一4 O℃的試驗基本相同,只是每段程序輸入溫度值后要按A鍵,通過鍵盤在升降溫度階段輸入0,在恒溫階段輸入l,最后通過鍵盤將總循環(huán)數(shù)3 0輸入,就可以投入運行了。從以上所述的實際操作,可以看出用這臺設備進行規(guī)定度變化率的溫度變化試驗是很方便的。但這臺試驗箱也有不足,耗電最大總共率高達l 7Kw。噪聲大,高達72分貝。還有一些缺點就不一一敘述了。用中日合資生產的SE WTH—Z一08 0進行溫度循環(huán)篩選和溫度變化試驗也是非常方便的。該試驗具有8立方米的容積,低溫可達一6 5℃,高溫可達8 O℃,其‘降溫速率通過程序設計和輸入足可控的。對于大型試驗樣品進行具有規(guī)定溫度變化速率的溫度變化試驗來說,是一臺比較理想的設備。彩色電視接收機溫度變化試驗規(guī)定的上限溫度是4O℃,下限溫度是一l O℃,高低溫持續(xù)的時間是3d,時,溫度下降和上升的速率是l±0.2℃/m i n,完成一個周期所需要的時間是8小時,循環(huán)次數(shù)規(guī)定為l 0次。它的程序模式可以這樣設計,見表3,~l J表4: