Испытания на воздействие пониженного и повышенного атмосферного давления
РЕФЕРАТ
на тему:
«Испытания РЭСИ на воздействие пониженного, повышенного атмосферного давления, на пылеустойчивость и пылезащищенность»
МИНСК, 2008
Испытания на воздействие пониженного и повышенного атмосферного давления
Особые условия эксплуатации различных радиоэлектронных изделий на летательных аппаратах и в высокогорных районах приводят к необходимости их испытаний на высотность, т. е. при пониженном атмосферном давлении.
Взаимосвязь изменения давления и температуры с высотой вызывает необходимость рассмотрения испытаний на высотность при нормальной, пониженной и повышенной температурах.
На основании закона Шарля можно установить зависимость испытательного давления от температуры:
или (1)
где ро — давление данной массы газа в определенном объеме при температуре 0°С;
t — температура, при которой находится газ.
Поэтому при испытании изделий в рабочем состоянии на высотность при повышенной температуре окружающего воздуха необходимо устанавливать давление воздуха в камере с учетом поправки на рабочую температуру изделия (табл. 1).
Таблица 1 – Давление воздуха в камере с учетом поправки на рабочую температуру изделия
Рабочее давление мм рт.ст | Испытательное давление (мм pm. cm.) при температуре, °С | ||||||
70 | 85 | 100 | 125 | 155 | 200 | 250 | |
400 | 342 | 327 | 314 | 294 | 272 | 248 | 224 |
64 | 54 | 52 | 50 | 47 | 44 | 40 | 36 |
33 | 28 | 27 | 26 | 24 | 23 | 20 | 18 |
15 | 13 | 12 | 12 | И | 10 | 9 | 8 |
5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
Испытания на высотность при повышенной температуре, с одной стороны, облегчают получение рабочего давления, а с другой – способствуют ужесточению условий испытаний за счет увеличения возможности пробоя и ухудшения условий воздушного охлаждения изделий. Принято данному виду испытаний подвергать изделия, находящиеся в рабочем состоянии или под электрической нагрузкой. Режимы и характер нагрузки изделий оговариваются в ТУ, ПИ или методике.
Часто температуру и время выдержки устанавливают аналогичными режиму испытаний на теплоустойчивость при кратковременном воздействии, а давление — в соответствии со степенью жесткости (табл. 2), зависящей от предполагаемой максимальной высоты, на которой может эксплуатироваться изделие (рисунок 2).
Таблица 2 – Атмосферное давление в зависимости от степени жесткости
Степень жесткости | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
Атмосферное мбар давление мм рт ст | 20 15±1 | 44 33±2 | 85 64±3 | 300 255± 5 | 533 400±5 | 600 450±5 | 700 525±5 |
Высота над уровнем моря | 26000 | 20000 | 16000 | 8500 | 4300 | 3500 | 2200 |
Высота над земной поверхностью, км
Рисунок 1 – Атмосферное давление на разных высотах
Однако в реальных условиях эксплуатации изделий на больших высотах уменьшению атмосферного давления сопутствует понижение температуры. Поэтому необходимо предусмотреть возможность проведения и таких комбинированных испытаний.
Давление при испытаниях на высотность принято измерять в следующих единицах: 1 мм рт. ст.= 133,332 н/м ; 1 кн/м =7,5 мм рт. ст. 1 мбар= 102кн/м2; 1мбар = = 10-1 кн/м2=0,75мм рт. ст.
В процессе испытаний изделия в соответствии с требованиями ТУ и ПИ могут проверяться при максимальном напряжении питания и находиться во включенном состоянии в течение заданного времени (~30 мин).
Во время проверки не должно наблюдаться коронирования на поверхности деталей, перекрытия между токоведущими элементами и нарушения коммутации электрических цепей.
Иногда для контроля за режимами изделий, работающих в тяжелых тепловых условиях, непосредственно на них устанавливают специальные датчики температуры.
Возможны случаи, когда возникает необходимость испытаний с целью проверки устойчивости параметров изделий или установления их работоспособности в условиях повышенного атмосферного давления.
После внешнего осмотра и контроля основных параметров в нормальных условиях изделия помещают в барокамеру или автоклав, позволяющий установить давление воздуха до 3 ат и поддерживать его с погрешностью, не превышающей 0,2 ат. Время выдержки оговаривается в ТУ, ПИ или методике.
По окончании выдержки непосредственно в камере измеряются оговоренные параметры изделий.
После окончания испытаний на воздействие атмосферного давления необходимо с помощью специального вентиля впустить в камеру воздух или выпустить его из нее, и только после уравнения внешнего давления с давлением внутри камеры открывать дверь.
При внешнем осмотре изделий после испытаний следует обращать внимание на обнаружение трещин в изоляционных материалах, на сохранение герметичности различных радиоэлементов, а также на состояние контактов реле, переключателей и т. д.
Источник: https://megaobuchalka.ru/13/32820.html
Испытания на воздействие пониженного атмосферного давления
Условия испытаний и применяемое испытательное оборудование. Использование изделий на различных высотах приводит к необходимости проведения испытаний в условиях пониженного атмосферного давления и различных температур.
Атмосферное давление, иногда называемое барометрическим, обусловлено воздействием слоев атмосферы, находящихся над точкой измерения. При этом пренебрегают действием инерционных сил, вызванных движением масс воздуха.
Поскольку с увеличением высоты изменяются барометрическое давление и плотность, то одинаковым приращениям высоты соответствуют все меньшие изменения давления воздуха, т. е. с высотой давление убывает тем быстрее, чем тяжелее газ (больше ц) и чем ниже температура.
С ростом высоты атмосферное давление уменьшается, и его называют вакуумметри — ческим или разреженным.
Разреженный воздух (газ), с которым имеют дело в процессе испытаний на пониженное атмосферное давление, по своим свойствам мало отличается от идеального газа, поэтому для характеристики происходящих при испытании процессов можно пользоваться уравнением состояния следующего вида:
где р — давление; V — объем; N — число молекул; т — масса одной молекулы; М — масса газа; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура.
В основу определения степени разрежения (степени вакуума) положено сравнение средней длины X свободного пробега молекул газа с характерным линейным размером d (объема камеры). Различают следующие степени вакуума: низкая при X « d; высокая при X » d; средняя, когда X и d различаются незначительно; сверхвысокая, характеризующаяся предельно низкими абсолютными значениями.
Ниже приводятся предельные значения атмосферных давлений, соответствующие определенным степеням вакуума:
101,5 кПа—133,3 Па
133.3 Па—133,3 мПа
133.3 мПа—13,3 мкПа 1,33 мкПа
Под действием пониженного атмосферного давления возникают:
• тепловые повреждения, вызванные ухудшением условий охлаждения;
• электрические повреждения, такие как снижение электрической прочности воздуха, приводящие к опасности возникновения дугового и поверхностного коронного разрядов с образованием озона;
• механические повреждения вследствие образования перепадов давления между воздухом внутри и снаружи изделия, нарушения герметичности, появления течи и т. д.
Таким образом, изменяются характеристики, влияющие на безопасность изделий, вызванные изменениями диэлектрических свойств воздуха (плотности воздуха и подвижности ионов).
Воздействие холода или теплоты при пониженном атмосферном давлении увеличивает изменение характеристик материалов (хрупкости, пластичности), вызывающих деформацию или появление трещин в герметичных уплотнениях аппаратуры или корпусов некоторых изделий.
Одновременное воздействие температуры и пониженного атмосферного давления способствует испарению пластификаторов и продуктов расщепления из пластмасс, что приводит к изменению их механических и электрических свойств, а также к конденсации этих продуктов испарения на поверхностях соседних изделий, вследствие чего изменяются их свойства или возникает коррозия. Указанное воздействие вызывает испарение смазочных материалов, что увеличивает трение и торможение движущихся частей. Таким образом, анализ воздействия внешних факторов указывает на ряд причин, вызывающих возникновение отказов.
Для испытаний на воздействие пониженного атмосферного давления и температуры используют термобарокамери, воспроизводящие пониженное атмосферное давление при нормальной, повышенной или пониженной температурах.
Основными параметрами, характеризующими термобарокамеры, являются: диапазон значений (пределы изменения) атмосферного давления; точность поддержания давления; скорость откачки газа из рабочего объема камеры S = ДК0/(Д/), где AV0 — объем воздуха, поступающий в единицу времени Дt из камеры в трубопровод при давлении р в ней; время выхода на режим; состав остаточных газов. Помимо указанных параметров для оценки работы камеры пользуются параметрами, характеризующими температурные режимы.
Для создания пониженного атмосферного давления в рабочем объеме камеры используются вакуумные насосы. Перед включением камеры давление в системе «камера-соединительный трубопровод — насос» одинаковое и воздух неподвижен. При включении насоса начинается откачка, воздух из рабочего объема камеры перемещается в насос, который непрерывно выбрасывает его в окружающее пространство.
Поскольку объем системы и температура остаются неизменными, давление понижается. При этом у конца трубопровода, обращенного к насосу, впускное (входное) давление р2 падает быстрее, чем выпускное давление р{ у конца трубопровода в рабочем объеме камеры.
Следовательно, на концах трубопровода создается разность давлений Р- Pi, которую называют движущей разностью давлений, причем рх> р2.
Насосы характеризуются следующими основными параметрами:
• скоростью откачки 50;
• начальным впускным (входным) давлением насоса, определяемым давлением, начиная с которого обеспечивается его нормальная работа;
• предельным остаточным давлением насоса, при котором впускное (входное) давление достигается после достаточно длительной откачки системы, не имеющей ни натекания извне, ни газовыделения внутренних стенок.
Нижнее предельное давление насоса определяется тем, что в процессе работы системы наступает момент, когда воздушный поток, поступающий из камеры в насос, становится равным обратному потоку газообразных веществ, поступающих из насоса в камеру, и насос начинает работать вхолостую.
Обратный поток определяется газоотделением внутренних стенок насоса, недостаточной герметичностью, выделением газов из рабочих жидкостей;
• наибольшим выпускным (выходным) давлением вакуумного насоса, определяемым давлением у его выпускного отверстия, при превышении которого насос прекращает нормальную работу ввиду прорыва газа с выпускной стороны;
• подачей QH насоса, оцениваемой произведением номинальной скорости SH откачки насоса на впускное (входное) давление:
Он = $нР2 •
Помимо указанных параметров для характеристики насосов пользуются также следующими параметрами: потребляемой мощностью электродвигателя, количеством заливаемой рабочей жидкости (если она используется в насосе), размерами насоса, числом ступеней и т. д.
Помимо насоса в вакуумную систему термобарокамеры входят клапаны, предназначенные для выполнения следующих функций:
• выравнивания давления на входном и выходном патрубках насоса с рабочей жидкостью во время его остановки;
• отключения испытательной камеры от насоса после достижения в ней рабочего давления;
• обеспечения дросселирования процесса откачки для предотвращения перегрева насоса;
• напуска воздуха в испытательную камеру;
• подключения течеискателя, предназначенного для определения наличия натекания воздуха, и т. д.
Возможны два принципа построения термобарокамер: с расположением теплоизоляции снаружи или внутри стенок камеры.
При наружном расположении теплоизоляции вне вакуумированной части уменьшаются требования к производительности систем нагрева и охлаждения, поскольку уменьшаются потери теплоты на нагрев теплоизоляции, обладающей большой массой и хорошей теплоемкостью.
При внутреннем расположении теплоизоляции возможны такие отрицательные явления, как загрязнение воздуха в камере испарениями, выделяемыми теплоизоляцией, ее увлажнение и ряд других. Вследствие этого первая конструкция является предпочтительней.
Важным является выбор толщины стенок вакуумированной части, которая при разрежении, соответствующем 133 Па, должна выдерживать воздействие внешнего атмосферного давления не менее 101 кПа.
Необходимость в минимальной толщине стенок объясняется тем, что нагрев (охлаждение) осуществляется с помощью терморубашки, так как термовоздействие на испытательное пространство при вакууме в камере практически невозможно. Принудительная циркуляция воздуха в термобарокамерах затруднена, поэтому используются мощные аксиальные вентиляторы.
Время снижения давления на 99,6 кПа составляет около 20 мин. Современные термобарокамеры имеют задающие устройства, обеспечивающие воспроизведение определенного закона изменения давления и температуры.
Для испытания изделий под электрической нагрузкой в стенке камеры монтируют герметичные вводы (соединители), расстояние между которыми выбирают из условия, исключающего возникновение ионизационных процессов при пониженном давлении и заданных напряжениях, подаваемых на изделия.
Методы испытаний на воздействие пониженного атмосферного давления.
Целью испытаний изделий на воздействие пониженного атмосферного давления является определение их пригодности для эксплуатации в наземных или летных условиях на больших высотах при атмосферных давлениях не ниже 1,33 кПа.
Испытания на воздействие пониженного атмосферного давления, действующего в пределах стратосферы, осуществляются одним из методов, определяемых температурой окружающей среды. Различают испытания при нормальной, повышенной или пониженной рабочих температурах.
Испытаниям на воздействие пониженного атмосферного давления при нормальной температуре подвергают тепло — и нетепловыделя — ющие изделия, находящиеся в рабочем состоянии, для которых температурные воздействия не являются критичными, так как не влияют на их тепловой режим.
Испытаниям на воздействие пониженного атмосферного давления при повышенной (пониженной) температуре подвергают тепловыделяющие изделия, для которых температурное воздействие при электрической нагрузке является критичным. Одним из важных условий обеспечения воспроизводимости результатов испытаний тепловыделяющих изделий является правильный выбор соотношения площади поверхности, окружающей изделия, и общей площади поверхности изделия.
Испытания на воздействие пониженного атмосферного давления и повышенной (рис. 6.35) или пониженной температуры проводятся с соблюдением приводимых ниже методик, различных для тепло — и нетепловыделяющих изделий.
Разница заключается в том, что тепловыделяющие изделия предпочтительно испытывать в камере без принудительной циркуляции воздуха, а нетепловыделяющие изделия — в камере с принудительной циркуляцией воздуха.
Испытания следует проводить при комбинациях значений атмосферного давления, температуры и длительности их воздействия, приведенных в табл. 6.6.
Рассмотрим метод испытаний на воздействие пониженного атмосферного давления при нормальной температуре, для реализации которого используются барокамеры или термобарокамеры. Процесс испытаний складывается из приводимых ниже операций, отличающихся от показанных на рис. 6.35 постоянством нормальной температуры.
Операция /. Процесс испытаний начинается с предварительной выдержки в нормальных атмосферных условиях (если другое не предусмотрено нормативной документацией), завершающейся первоначальными измерениями, предусматривающими внешний осмотр, измерение значений электрических параметров и проверку механических характеристик.
Рис. 6.35. Режим испытаний на воздействие повышенной температуры ЮГ и пониженного атмосферного давления: а — нетепловыделяющих изделий; б — тепловыделяющих изделий; / — время, в течение которого температура в камере достигнет значения, лежащего в пределах, установленных для нормальных атмосферных условий
Операция1. ТемператураЗаданная температура испытания *Температура в лаборатории |
2. Атмосферное давлениеАтмосферное давление в лабораторииЗаданное атмосферное * давление при испытании3.Питание включено4. Проверка работоспособности и (или) внешний осмотр |
Операция1. ТемператураЗаданная температура испытания *Температура в лаборатории |
| |
| |
| |
Источник: Проведение климатических испытанийОбзор Испытание на воздействие пониженной температуры среды при эксплуатации и хранении Испытание проводят с целью проверки параметров изделий в условиях и после воздействия пониженной температуры среды при эксплуатации и хранении. Данные испытания проводятся в камере тепла-холода. Диапазон воспроизводимых температур до -70ºС. При испытании на воздействие пониженной температуры среды при эксплуатации изделия испытываются под электрической нагрузкой. При испытании на воздействие пониженной температуры среды при хранении изделия выдерживаются в камере без электрической нагрузки. Время выдержки изделий при заданной температуре устанавливается в соответствии с требованиями ГОСТ. Испытание на воздействие повышенной температуры при эксплуатации и хранении Испытание проводят с целью проверки параметров и сохранения внешнего вида изделий в условиях воздействия и после повышенной температуры среды при эксплуатации и хранении. Данные испытания проводятся в камере тепла-холода. Диапазон воспроизводимых температур до +150 ºС. При испытании на воздействие повышенной температуры среды при эксплуатации, изделия испытываются под электрической нагрузкой. При испытании на воздействие повышенной температуры среды при хранении изделия выдерживаются в камере без электрической нагрузки. Время выдержки изделий при заданной температуре устанавливается в соответствии с требованиями ГОСТ. Испытание на воздействие изменений температуры среды Испытание проводят с целью определения способности изделий сохранять свой внешний вид и параметры после воздействия изменения температуры среды в пределах значений, установленных в документации производителя, технических условиях на изделия и программы испытаний. Испытание проводится одним из следующих методов:
Конкретный вид испытаний выбирается в зависимости от условий эксплуатации изделия. Испытательная лаборатория оснащена камерами тепла-холода, с диапазоном воспроизводимых температур от -70ºС до +150ºС, которые позволяют провести все методы испытаний на воздействие изменений температуры среды. Испытания на воздействие атмосферных конденсированных осадков (инея и росы) Испытания проводятся с целью проверки способности изделий выдерживать приложение номинального электрического напряжения при конденсации на них инея и росы. Испытание на воздействие повышенной влажности воздуха (длительное и ускоренное) Испытание проводят с целью определения способности изделий сохранять внешний вид и значения параметров в пределах, установленных в документации производителя, технических условиях на изделия и программы испытаний. Испытание проводят одним из следующих методов:
Длительность выдержки изделий в камере влаги зависит от требований, предъявленных к изделиям, и составляют от 6 суток до 21 суток. Испытание на воздействие атмосферного пониженного давления Испытание проводят с целью проверки способности изделий и упаковки выполнять свои функции в условиях атмосферного пониженного давления. Испытания проводят одним из следующих методов:
Испытание на воздействие атмосферного пониженного давления проводится в соответствии с требованиями следующих нормативных документов: Испытание на воздействие агрессивных сред (сернистый газ или сероводород) Испытание проводят с целью определения способности изделий сохранять свои параметры в пределах значений, установленных в документации производителя, технических условиях на изделия и программы испытаний, в условиях и после воздействия атмосферы, содержащей сернистый газ, сероводород, аммиак, двуокись азота, озон, компоненты ракетного топлива. В нашей лаборатории проводятся испытания на воздействие атмосферы, содержащей сернистый газ или сероводород. Испытание на воздействие сред заполнения Испытание проводят с целью проверки способности изделий сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в документации производителя, технических условиях на изделия и программы испытаний, в условиях и после воздействия газовой среды. Испытание проводят одним из следующих методов:
Состав и количественные соотношения компонентов сред заполнения, а также их концентрацию выбирают в соответствии с требованиями ГОСТ. Испытание на герметичность Испытание проводят с целью проверки герметичности изделий. Испытание проводится одним из следующих методов:
Выбор конкретного метода испытаний зависит от конструкции изделия и предъявленных к нему требований по стойкости и герметичности. Испытание на способность к пайке и на теплостойкость при пайке Испытание проводят с целью проверки способности выводов изделия легко смачиваться припоем, а также с целью определения способности изделия выдерживать воздействие тепла, возникающего при пайке. Испытание на способность к пайке проводят одним из следующих методов:
Конкретный вид испытаний выбирают в зависимости от конструкции изделия и устанавливают в Программе и методике проведения испытаний. По результатам проведения сертификационных испытаний заказчику выдаются протоколы и заключение о соответствии данных изделий требованиям программы и методики входного контроля и сертификационных испытаний. При необходимости может быть оказана помощь в организации испытаний, не входящих в область аккредитации нашей лаборатории. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ 30.07.2018 Источник: Климатические испытанияПри оценке качества любого изделия имеет смысл оценивать не только его функциональные и эксплуатационные показатели, но и степень воздействия факторов окружающей среды, при которой изделие продолжает соответствовать заявленным характеристикам. К климатическим испытаниям относятся: испытания на воздействие повышенной или пониженной температуры, повышенной или пониженной влажности, пониженного или повышенного атмосферного давления, соляного тумана и т.п. Испытание на воздействие повышенной температуры до +150 °СПроводят для проверки параметров изделий и внешнего вида в условиях и после воздействия повышенной температуры. Влияние повышенной температуры на надежность и работу изделия проявляется по-разному: образуются трещины в изоляционных материалах, уменьшается сопротивление проводников и изоляции, соответственно увеличивается вероятность электрических пробоев, нарушается герметичность изделия, в результате разрушения изолирующих покрытий. Также повышенная температура позволяет выявить потенциально не надежные изделия, у которых неисправности проявляются на границах рабочего температурного диапазона. Испытание на воздействие пониженной температуры до – 70 °СПроводят для проверки параметров изделий и внешнего вида в условиях и после воздействия пониженной температуры. Влияние пониженной температуры на надежность и работу изделия проявляется по-разному: при низких температурах пластмассы теряют прочность, резиновые части изделия становятся хрупкими и растрескиваются, металлы делаются ломкими, изменяются зазоры у изделия и т. п. При замерзании воды в порах материала ее объем увеличивается, это вызывает внутренние напряжения, которые могут привести к скрытым повреждениям изделия. Испытание на воздействие повышенной влажности воздуха до 100 % относительной влажности воздухаПроводят для определения способности изделий сохранять внешний вид и значения параметров, в условиях и/или после воздействия повышенной влажности. Действие влажности на изделия при их эксплуатации и хранении главным образом влияет на металлы и полимерные материалы. Влияние на металлы определяется в основном необратимыми процессами коррозия или электролиза.
Воздействие повышенной влажности на ЭКБ главным образом проявляется накоплением влаги под корпусом изделия (если оно имеет внутренние полости), а это в свою очередь может привести к отказу изделия или повреждению корпуса при пайке. Испытание на воздействие изменения температуры от – 70 °С до +150 °СПроводят для определения способности изделий сохранять свой внешний вид и параметры после воздействия изменения температуры. Различают испытания на изменения температур двух видов: быстрое изменение температуры, постепенное изменение температуры. При испытании на быстрое изменение температуры заключается в том, что изделие переносится из предельной пониженной температуры в предельную повышенную температуру за малый промежуток времени (как правило не более 3 минут), и обратно.
Основными параметрами, характеризующими процесс испытаний на воздействие изменения температуры, являются: повышенная и пониженная температура, длительность выдержки при различных температурах, скорость изменения температуры, интервал между выдержками при двух крайних температурах, число циклов. Испытание на воздействие атмосферных конденсированных осадков (инея и росы)Проводятся для проверки способности изделий выдерживать приложение номинального электрического напряжения при конденсации на них инея и росы. Испытание на воздействие пониженного атмосферного давления до 5 мм.рт.стПроводят для проверки способности изделий и упаковки выполнять свои функции в условиях атмосферного пониженного давления. Воздействие пониженного атмосферного давления при эксплуатации проводит к ухудшению теплоотдачи, а, следовательно, и возможности перегрева изделия. Испытание на воздействие повышенного атмосферного давления до 2200 мм.рт.стПроводят для проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять внешний вид после воздействия атмосферного повышенного давления. Воздействие высокого давления воздуха может вызвать повреждение оболочки, изменение параметров изделия, возможен даже выход из строя, особенно это важно для герметичных изделий. Испытание на воздействие изменения давления воздуха от 5 мм.рт.ст. до 2200 мм.рт.стПроводят для проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять внешний вид после воздействия давления воздуха. Резкие скачки давления могут привести к перегреву изделия или же к повреждению конструкции изделия. Если изделие герметично, то изменение давления очень значительно может повлиять на сохранение работоспособности. Источник: |