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环境可靠性检测测试过程中的样品固定方法要求

环境可靠性检测是通过模拟产品实际使用中的温湿度、振动、冲击等环境条件,验证其性能稳定性的关键环节。其中,样品固定方法的合理性直接决定检测数据的真实性——若固定不当,可能导致样品位移、应力集中甚至损坏,使检测结果偏离实际情况。因此,明确样品固定的方法要求,是确保检测有效性的核心前提之一。

样品固定的核心原则

样品固定需遵循“匹配性、稳定性、应力可控、可重复性”四大核心原则。匹配性要求固定方式与样品的实际安装场景、结构设计完全一致——例如,某款车载导航仪在汽车上通过4颗M3螺丝固定于中控台,则检测时需使用相同孔位、相同规格的螺丝固定,避免因固定方式改变导致受力状态偏差。

稳定性是指固定结构在检测过程中不得出现松动、位移。以振动检测为例,若固定螺丝的力矩不足,样品可能在高频振动中逐渐松脱,导致其承受的振动加速度远低于设定值;因此,需根据样品材质(如金属、塑料)设定对应的力矩范围,如金属机箱的螺丝力矩通常为1.5-3N·m,塑料外壳则需降至0.5-1N·m,防止滑丝或开裂。

应力可控原则要求固定过程不向样品引入额外的机械应力。例如,检测塑料外壳的手机时,若使用刚性极强的金属夹具直接夹紧外壳,可能导致外壳在常温下就产生塑性变形,进而影响后续温度循环中的应力分布;此时需在夹具与样品间增加硅胶缓冲垫,分散夹紧力,确保样品仅承受正常安装应力。

可重复性要求固定操作在不同检测批次中保持一致。例如,某款笔记本电脑的振动检测,每次固定时需使用同一套工装、相同的螺丝力矩(如2N·m)、相同的固定点顺序(从左到右、从上到下),这样才能保证每次检测的样品受力状态一致,检测数据具有可比性。

样品重心与固定点的位置要求

固定点需围绕样品重心对称分布。样品的重心是其质量集中的位置,固定点应选在重心周围的刚性部位,形成对称结构——例如,检测矩形的路由器(重心在机身中心),固定点应选在机身底部的四个角,确保四个固定点的受力均匀,避免因重心偏移导致机身倾斜。

振动检测中需控制重心高度。若样品重心过高(如立式饮水机),固定时需增加底部的固定点数量或降低重心位置——例如,检测饮水机时,除了固定机身底部的螺丝,还需在机身中部的两侧各加一个固定点,防止振动时机身摇晃甚至倾倒。

冲击检测中需确保重心与冲击方向对齐。例如,跌落冲击时,样品的重心需与冲击方向(垂直向下)在同一直线上,若重心偏移,可能导致样品翻滚,使冲击能量无法集中在测试部位;因此,固定时需调整样品的位置,使重心对准冲击台的中心,必要时用辅助工装(如定位块)固定。

不同检测项目的针对性固定要求

振动检测的固定需模拟实际安装方式。例如,汽车座椅上的头枕通过卡扣固定,则检测时需使用相同规格的卡扣工装,而非螺丝固定;固定点应选样品的刚性结构(如头枕的金属支架),避免在塑料护罩等薄弱部位固定,防止振动中因应力集中导致护罩破裂。多轴向振动时,需确保各个方向的固定力均匀,如使用3个对称的固定点,避免样品向某一方向倾斜。

温度循环与湿热检测的固定需保障温湿度均匀性。样品不能直接贴紧试验箱壁或工装底板,需悬空固定——例如,检测PCB板时,应使用带5mm间隔的支架,使PCB板四周与支架保持间隙,确保热空气或湿气能充分接触板面;若样品是密封的电池包,固定时需避免夹具遮挡其透气孔,防止包内温湿度无法与试验箱同步。此外,需匹配热膨胀系数:如检测PP塑料样品,应选择PP材质的夹具,避免不锈钢夹具(热膨胀系数差异大)高温时挤压样品。

冲击检测的固定需确保冲击能量传递准确。例如,手机跌落冲击时,若样品装在硅胶保护壳中,则检测时需将手机固定在相同保护壳内,再固定保护壳;冲击夹具的刚度需足够,如使用5mm厚的钢板,避免夹具变形吸收冲击能量——若夹具过薄,可能使手机实际承受的冲击加速度低于设定值(如设定1000G,实际仅800G)。

固定材料与工装的选择要求

材料需适配检测环境。温度循环检测(-40℃~150℃)中,夹具需选耐高低温的304不锈钢或铝合金,避免使用ABS塑料(耐热温度约80℃),否则高温下夹具会软化变形。湿热检测(湿度95%RH)中,夹具需具备防锈性,如镀锌钢或阳极氧化铝合金,防止夹具生锈污染样品或导致固定点松动。

工装设计需兼顾通用与轻便。模块化工装(如可调式螺丝支架)可适应不同尺寸的样品——例如,检测不同尺寸的路由器时,只需调整支架的间距,无需重新制作工装;轻量化工装可避免改变样品的固有频率,如振动检测中的工装重量应控制在样品重量的10%以内,若工装过重,可能使样品的固有频率降低,导致共振点偏移。

需避免使用带磁性的材料。若样品是磁性元件(如电感、电机),夹具不能使用铁磁材料(如普通碳钢),否则会干扰样品的磁场分布,影响其电气性能;此时应选用非磁性材料,如黄铜或316不锈钢。

固定过程的操作规范

检测前需对样品进行预处理。首先检查样品外观,确认无变形、裂纹或松动的部件(如螺丝、接口),若有损坏需先修复。

其次清洁固定部位,如用酒精棉擦拭样品的螺丝孔,去除灰尘或油污,避免影响螺丝的拧紧力矩。

固定时需标记定位。在样品与工装的接触部位做标记(如用记号笔划线),确保每次固定时样品的位置一致——例如,检测某款平板显示器时,在显示器底部与工装支架的接触处划一条线,每次固定都对齐这条线,避免因位置偏差导致受力不均。

严格控制螺丝力矩。使用扭矩扳手设定准确的力矩值,不得用手直接拧紧螺丝——例如,检测塑料外壳的智能手表时,螺丝力矩需设定为0.8N·m,若力矩过大,可能导致外壳开裂;若过小,振动时螺丝会松脱。拧紧螺丝时需遵循“对角顺序”(如先拧左上,再拧右下,再拧右上,最后拧左下),确保样品受力均匀。

固定后需验证状态。振动检测前用手拉动样品,检查是否松动;温度循环检测前用塞尺测量样品与工装的间隙,确保≥5mm;冲击检测前用加速度传感器测量工装的冲击响应,确认工装无变形或能量吸收。此外,需记录固定参数(如力矩值、工装型号、固定点数量),形成检测记录,便于后续追溯。

常见问题的规避方法

若样品在振动中位移,可能是固定点数量不足或力矩不够。规避方法:增加固定点数量(如从2个增加到4个),或提高螺丝力矩至推荐值(如从1N·m增加到1.5N·m)。例如,检测某款无线耳机时,最初用2个螺丝固定导致位移,后来增加到4个螺丝,位移问题解决。

若样品出现应力集中(如塑料外壳开裂),可能是夹具与样品的接触面积过小。规避方法:在夹具与样品之间增加硅胶缓冲垫(3mm厚),分散夹紧力——例如,检测塑料玩具车时,金属夹具直接夹紧导致外壳开裂,加硅胶垫后,夹紧力被分散,开裂问题消失。

若工装与样品发生共振,可能是工装的固有频率与样品接近。规避方法:测试工装的固有频率,确保其与样品的固有频率相差≥20%——例如,检测某款风扇时,工装的固有频率为100Hz,样品的固有频率为110Hz,共振导致风扇损坏;后来将工装厚度从3mm增加到5mm,工装固有频率提高到130Hz,共振问题解决。

若高温时样品变形,可能是夹具与样品的热膨胀系数差异过大。规避方法:选择热膨胀系数接近的材料,或在夹具与样品之间加弹性垫——例如,检测PP塑料样品时,使用不锈钢夹具(热膨胀系数差异大)导致高温变形,后来改用PP材质的夹具,变形问题消失。

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