Test di affidabilità ambientale

Test di affidabilità ambientale

Come tipo di test di affidabilità, il test ambientale si è trasformato in un metodo per prevedere come l'ambiente del prodotto influisca sulle prestazioni e sul funzionamento del prodotto stesso. In altre parole, i test ambientali vengono utilizzati per valutare il grado di impatto ambientale sui prodotti prima della loro immissione sul mercato. Quando la funzione del prodotto è compromessa, il test ambientale serve a scoprirne la causa e ad adottare misure per proteggere il prodotto dall'impatto ambientale, al fine di mantenerne l'affidabilità. Questi test sono andati ben oltre il loro scopo originario. Oggi sono ampiamente utilizzati per la ricerca e lo sviluppo di materiali e prodotti, per varie ispezioni nel processo di produzione, per l'ispezione prima del trasporto e per il controllo di qualità dopo il trasporto. Vengono inoltre utilizzati per analizzare i difetti nell'uso effettivo dei prodotti e per migliorare i nuovi prodotti. Il test ambientale è molto efficace per testare i metodi e mantenere l'affidabilità del prodotto.

Il test ambientale di cui parliamo qui è in senso stretto e si riferisce in realtà al test ambientale simulato artificiale (di seguito denominato test ambientale). In generale, i test ambientali possono essere suddivisi in tre categorie: "test di esposizione naturale", "test di simulazione artificiale" e "test di funzionamento sul campo". Il test di esposizione naturale consiste nel testare i campioni esposti all'ambiente naturale per un lungo periodo di tempo. Il test di funzionamento sul campo consiste nel testare il dispositivo campione in una varietà di siti di utilizzo tipici e renderlo in uno stato di funzionamento normale. Questi due tipi di test possono riflettere direttamente le prestazioni e l'affidabilità dei prodotti nell'uso reale e sono anche la base per verificare l'accuratezza dei test di simulazione artificiale. Tuttavia, il ciclo di test è lungo e costa molte risorse umane e materiali; inoltre, le condizioni del primo test non possono essere controllate, il che influisce sulla riproducibilità del test e talvolta non riesce a tenere il passo con lo sviluppo del prodotto; il feedback dei dati del secondo è lento. Pertanto, per identificare l'adattabilità dei prodotti all'ambiente in tempi brevi, nella ricerca scientifica e nella produzione si ricorre spesso al test ambientale simulato artificiale, che consiste nel simulare il ruolo di uno o più fattori ambientali nell'apparecchiatura di prova del laboratorio (camera o stanza) e nel rafforzarlo adeguatamente. La determinazione delle condizioni di prova del test di simulazione artificiale richiede che esso possa non solo simulare l'autenticità dei principali fattori ambientali, ma anche svolgere un certo ruolo di accelerazione nel tempo, ma il grado di accelerazione non deve modificare la legge del meccanismo di danneggiamento effettivo del prodotto. Pertanto, le condizioni e i metodi del test di simulazione artificiale devono essere organicamente correlati al grado e al valore delle condizioni ambientali del prodotto.

Naturalmente, l'uso di apparecchiature di prova ambientali non può riprodurre accuratamente l'ambiente del prodotto e simulare tutti i fattori ambientali, quindi è necessario comprendere i limiti dei test ambientali. Il test ambientale composto da un singolo fattore (temperatura, umidità, pressione, vibrazioni, urti o una sostanza come il sale) è chiamato test ambientale semplice. In realtà, è molto difficile produrre un ambiente completamente singolo e la maggior parte degli ambienti di prova sono molto complessi. Pertanto, quando si progettano le condizioni di prova, i collaudatori devono scegliere i fattori ambientali più importanti che hanno il maggiore impatto sui prodotti. Pertanto, il test ambientale può essere solo un ambiente umano, molto diverso dall'ambiente reale. In genere, i difetti del prodotto sono causati dai seguenti aspetti:

La concentrazione e la diversità delle materie prime, l'attrito, l'usura, lo stress, il calore, la corrente e l'intensità del campo elettrico influiscono sulle prestazioni di alcuni aspetti del prodotto.

Fattori causati dalle caratteristiche del prodotto (materie prime, processi di fabbricazione, parti strutturali e produzione di massa) nel processo di progettazione e fabbricazione del prodotto.

Sollecitazioni prodotte dall'ambiente esterno.

Pertanto, le condizioni di prova devono essere determinate in base alle condizioni specifiche del prodotto, che sono diverse per i vari prodotti. Se i prodotti in esame e lo studio sono cambiati, anche i test ambientali corrispondenti devono essere modificati.

Stress da temperatura

Le condizioni di stress ambientale possono causare guasti ai prodotti. I guasti causati da stress ambientale da temperatura e umidità rappresentano circa il 60% di tutti i guasti indotti da stress ambientale, ed esiste una stretta relazione tra stress da temperatura e guasto.

Attualmente, in tutto il mondo, dalla terra al mare o dall'alta quota allo spazio, i prodotti elettronici ed elettrici e altri settori sono ampiamente utilizzati. Poiché la temperatura diminuisce con l'aumentare dell'altitudine, o nelle zone ad alta latitudine in inverno, o alcuni prodotti sono situati vicino a elementi, apparecchiature o sistemi di refrigerazione, o alcuni prodotti stessi includono elementi, apparecchiature o sistemi di refrigerazione, il risultato è un ambiente a bassa temperatura. Le basse temperature hanno effetti dannosi su quasi tutti i materiali, in misura diversa. Le proprietà fisiche ed elettriche di tutti i tipi di materiali che costituiscono il prodotto cambieranno, causando un calo temporaneo o permanente delle prestazioni, se non addirittura un guasto.

Allo stesso modo, l'alta temperatura naturale nelle aree tropicali a bassa latitudine, l'aumento della radiazione solare, l'aumento della temperatura causato da una scarsa ventilazione e l'aumento della temperatura causato dall'auto-riscaldamento dei campioni per la dissipazione del calore durante l'uso ridurranno l'affidabilità della combinazione elettronica, e le guarnizioni, le parti in gomma e le parti in plastica della struttura meccanica invecchieranno e si deterioreranno rapidamente sotto l'alta temperatura e l'irradiazione solare, La struttura, le proprietà fisiche e le proprietà elettriche di altri materiali cambieranno notevolmente, il che porterà a danni temporanei o permanenti e a cambiamenti nelle prestazioni.

Inoltre, nel processo di stoccaggio, trasporto, utilizzo e installazione dei prodotti, oltre al cambiamento del clima naturale, si verifica anche il cambiamento della temperatura ambientale causato dalle pratiche sociali dell'uomo. Ad esempio, l'apparecchiatura passa da un ambiente interno con una temperatura più elevata a un ambiente esterno con una temperatura più bassa; oppure passa da un ambiente esterno con una temperatura relativamente bassa a un ambiente interno con una temperatura relativamente alta; oppure l'apparecchiatura utilizzata all'esterno viene improvvisamente bagnata dalla pioggia o dall'acqua fredda dopo un forte irraggiamento solare; oppure la temperatura estremamente elevata provoca il riflusso delle saldature; oppure la temperatura dei dispositivi circostanti aumenta rapidamente quando si avvia il motore e la temperatura dei dispositivi circostanti si abbassa improvvisamente quando si chiude il motore; oppure l'apparecchiatura può essere collegata all'alimentazione elettrica in un ambiente a bassa temperatura, provocando un forte gradiente di temperatura all'interno dell'apparecchiatura. L'interruzione dell'alimentazione in un ambiente a bassa temperatura può provocare un forte gradiente di temperatura nella direzione opposta all'interno del dispositivo; oppure quando l'aeromobile decolla o atterra, la temperatura delle apparecchiature esterne dell'aeromobile può cambiare bruscamente, ecc. A causa del rapido cambiamento di temperatura, il prodotto sarà soggetto a una certa forza d'urto termica, che causerà la caduta dello strato di rivestimento dei componenti elettronici ed elettrici, la rottura o addirittura la frattura del materiale di tenuta e la fuoriuscita del materiale di riempimento, causando così il declino delle prestazioni elettriche dei componenti elettronici; per i prodotti realizzati con materiali diversi, a causa del riscaldamento non uniforme al variare della temperatura, i prodotti si deformeranno, si incrineranno e si romperanno. A causa della grande differenza di temperatura causata dal cambiamento di temperatura, sulla superficie del prodotto si formerà condensa o brina a bassa temperatura, mentre ad alta temperatura si verificherà evaporazione o fusione. L'azione ripetuta di alte e basse temperature porterà e accelererà la corrosione del prodotto.

Quando il motore viene spento, la temperatura dei dispositivi circostanti si abbassa improvvisamente; oppure il dispositivo può essere collegato all'alimentazione in un ambiente a bassa temperatura, con conseguente forte gradiente di temperatura all'interno del dispositivo. L'interruzione dell'alimentazione in un ambiente a bassa temperatura può provocare un forte gradiente di temperatura nella direzione opposta all'interno del dispositivo; oppure quando l'aereo decolla o atterra, la temperatura delle apparecchiature esterne dell'aereo può cambiare bruscamente, ecc. A causa del rapido cambiamento di temperatura, il prodotto sarà soggetto a una certa forza d'urto termica, che causerà la caduta dello strato di rivestimento dei componenti elettronici ed elettrici, la rottura o addirittura la frattura del materiale di tenuta e la fuoriuscita del materiale di riempimento, causando così il declino delle prestazioni elettriche dei componenti elettronici; per i prodotti realizzati con materiali diversi, a causa del riscaldamento non uniforme al variare della temperatura, i prodotti si deformeranno, si incrineranno e si romperanno. A causa della grande differenza di temperatura causata dal cambiamento di temperatura, sulla superficie del prodotto si formerà condensa o brina a bassa temperatura, mentre ad alta temperatura si verificherà evaporazione o fusione. L'azione ripetuta di alte e basse temperature porterà e accelererà la corrosione del prodotto.