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    檢測認證知識分享

    如何選擇適合產品的環境可靠性試驗

    選擇適合產品的環境可靠性試驗需要綜合考慮多個因素,以下是詳細步驟:


    一、明確產品的使用環境和應用場景


    使用地域和氣候條件

    如果產品主要在熱帶地區使用,如東南亞國家,那么高溫、高濕度的環境條件是重點考慮因素。例如,對于戶外電子設備,可能需要著重進行高溫高濕試驗,像雙 85 老化試驗(溫度 85℃、濕度 85% RH)來模擬當地的潮熱氣候,評估產品在這種環境下的可靠性,因為長時間處于這種環境可能導致產品內部電子元件受潮、腐蝕,材料老化加速等問題。

    而如果產品主要在極地或寒冷地區使用,如北歐國家的一些戶外設施,低溫試驗就至關重要。產品需要能夠在極低溫度下正常工作,像一些汽車零部件,要通過 - 40℃甚至更低溫度的低溫試驗,以確保在寒冷環境下發動機、剎車系統等關鍵部件的性能不受影響,不會出現材料脆化、潤滑劑凝固等問題。

    應用場所特點

    對于在工業環境中使用的產品,如工廠車間里的自動化設備,可能會受到灰塵、油污、電磁干擾等因素的影響。此時,需要考慮防塵、防油以及電磁兼容性(EMC)試驗。例如,在有大量金屬粉塵的鑄造車間,產品需要進行防塵試驗,驗證其外殼防護等級(IP 代碼)是否能夠有效防止灰塵進入內部,影響電氣性能。

    如果產品是用于航空航天領域,如飛機上的電子設備,除了要考慮高低溫、濕度等常見環境因素外,還要考慮高海拔低氣壓環境、振動和沖擊等因素。因為在飛行過程中,設備會受到發動機振動、起飛降落時的沖擊以及高空低氣壓環境的影響,所以需要進行相應的振動試驗、沖擊試驗和低氣壓試驗來確保產品的可靠性。


    二、依據產品類型和特性確定試驗項目


    電子產品

    對于電子消費產品,如智能手機、平板電腦等,溫度和濕度試驗是必不可少的。因為這些產品內部有大量的集成電路和精密電子元件,對環境的溫度和濕度變化非常敏感。除了雙 85 老化試驗外,還可能需要進行溫度循環試驗,例如從 - 20℃到 60℃的溫度循環,以模擬產品在不同季節和使用環境下的溫度變化,檢查產品在這種變化過程中是否會出現性能下降、短路、死機等問題。

    電子產品的機械可靠性試驗也很重要,如跌落試驗和振動試驗。由于這些產品在日常使用中可能會不小心掉落或者在運輸過程中受到振動,通過規定高度的跌落試驗(如從 1 米高度跌落)和不同頻率、加速度的振動試驗,可以評估產品外殼的堅固性和內部元件的固定情況,確保產品在遭受一定程度的機械沖擊后仍能正常工作。

    機械產品

    對于機械產品,如汽車發動機、工業機床等,磨損試驗和疲勞試驗是關鍵的環境可靠性試驗。以汽車發動機為例,通過模擬發動機在不同工況下的運轉,進行長時間的磨損試驗,可以評估活塞、曲軸等關鍵部件的耐磨性能,確保發動機在規定的使用壽命內能夠正常工作。疲勞試驗則可以模擬產品在反復加載和卸載的工作狀態下的性能,如工業機床的主軸在高速旋轉和切削過程中會受到周期性的力,通過疲勞試驗可以確定其疲勞極限,避免在使用過程中出現突然斷裂等災難性故障。

    對于一些戶外機械產品,如建筑施工機械,還需要考慮耐候性試驗,包括鹽霧試驗(模擬海邊環境的腐蝕)、紫外線(UV)輻射試驗(模擬戶外陽光照射導致的材料老化)等。因為這些產品長期暴露在戶外環境中,容易受到腐蝕和材料老化的影響,通過這些試驗可以評估產品外殼和關鍵部件的防護能力。


    三、考慮產品的生命周期和質量要求


    產品生命周期階段

    在產品的研發階段,為了驗證設計的合理性,需要進行較為全面的環境可靠性試驗。例如,新產品的原型機可能需要進行包括高低溫試驗、濕度試驗、機械沖擊試驗等一系列試驗,以便及時發現設計缺陷并進行改進。這些試驗可以幫助確定產品在各種環境條件下的薄弱環節,為產品的優化提供依據。

    在產品的量產階段,抽樣試驗是常用的方法。通過定期抽取一定比例的產品進行環境可靠性試驗,如每批次抽取 5% - 10% 的產品進行關鍵環境試驗,可以監控產品質量的穩定性。如果發現有產品不符合試驗要求,就需要對生產過程進行檢查和調整,確保產品質量符合標準。

    質量和可靠性目標

    如果產品是用于對安全要求極高的領域,如醫療設備、航空航天設備等,那么對環境可靠性試驗的要求就會非常嚴格。例如,醫療植入式電子設備,如心臟起搏器,需要經過大量的嚴格試驗,包括長期的溫度和濕度穩定性試驗、生物相容性試驗(模擬人體內部環境)、抗電磁干擾試驗等。這些試驗的目的是確保產品在復雜的人體環境中能夠安全、可靠地工作,不會因為環境因素而出現故障,危及患者生命安全。

    對于一些對質量要求相對較低的普通消費品,如玩具等,環境可靠性試驗的項目和標準可以適當放寬,但仍然需要確保產品在正常使用環境下的基本可靠性。例如,玩具產品可能主要進行簡單的跌落試驗、拉力試驗(檢查小部件是否容易脫落)等,以滿足兒童使用的安全性要求。


    四、參考行業規范和客戶要求


    行業標準和法規

    不同行業有各自的環境可靠性試驗標準。例如,在汽車行業,有 ISO 16750 標準,該標準規定了汽車電氣和電子設備的環境試驗要求,包括溫度、濕度、振動、鹽霧等試驗項目的具體參數和試驗方法。電子行業有 IPC - J - STD - 020 標準,用于規范電子組件的濕度敏感等級和相應的預處理、烘烤等要求。產品必須滿足所在行業的標準才能在市場上合法銷售和使用。

    一些國家和地區的法規也對產品的環境可靠性有要求。例如,歐盟的 RoHS 指令限制了產品中有害物質的使用,這也間接地影響了產品的環境可靠性試驗內容。因為產品在不同環境條件下,有害物質的析出情況可能不同,所以需要通過相關試驗進行驗證。

    客戶特殊要求

    有些客戶可能會對產品提出特殊的環境可靠性要求。例如,一家大型跨國公司可能要求其供應商的產品在特定的溫度和濕度組合環境下能夠有比行業標準更長的使用壽命。或者,對于一些戶外設備的采購商,他們可能要求產品在鹽霧環境下的耐腐蝕性能達到更高的等級,如能夠在重度鹽霧環境下(鹽霧濃度更高、暴露時間更長)正常工作。供應商需要根據這些客戶的特殊要求來選擇和調整環境可靠性試驗項目

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