Организация и технология испытаний. Учебное пособие

Аттестационные испытания – испытания, проводимые для оценки уровня качества продукции при её аттестации по категориям качества [5].

Сертификационные испытания – контрольные испытания продукции, проводимые в целях установления соответствия характеристик её свойств национальным и(или) международным нормативно-техническим документам [5].

На стадии эксплуатации проводят следующие испытания. Эксплуатационные испытания – испытания объекта, проводимые при

эксплуатации [5].

Инспекционные испытания – контрольные испытания установленных видов выпускаемой продукции, проводимые в выборочном порядке в целях контроля стабильности качества продукции специально уполномоченными организациями [5].

Периодические испытания – контрольные испытания выпускаемой продукции, проводимые в объёмах и в сроки, установленные нормативнотехнической документацией, в целях контроля стабильности качества продукции и возможности продолжения её выпуска [5].

Контрольные испытания – испытания, проводимые для контроля качества объекта [5].

2. По месту проведения различают лабораторные, стендовые, полигонные и натурные испытания (рис. 1.2).

Лабораторные испытания – испытания объекта, проводимые в лабораторных условиях [5].

Стендовые испытания – испытания объекта, проводимые на испытательном оборудовании [5].

Полигонные испытания – испытания объекта, проводимые на испытательном полигоне [5].

Натурные испытания – испытания объекта в условиях, соответствующих условиям его использования по прямому назначению с непосредственным оцениванием или контролем определяемых характеристик свойств объекта [5].

Классификация испытаний по месту проведения

Рис. 1.2

11

Классификация испытаний по длительности проведения

Рис. 1.3

3. По длительности проведения различают нормальные, ускоренные и сокращённые испытания (рис. 1.3).

Нормальные испытания – испытания, методы и условия проведения ко-

торых обеспечивают получение необходимого объёма информации о характе-

ристиках свойств объекта в такой же интервал времени, как и в предусмотрен-

ных условиях эксплуатации [5].

Ускоренные испытания – испытания, методы и условия проведения кото-

рых обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств объекта в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях [5].

Сокращённые испытания – испытания, проводимые по сокращённой про-

грамме [5].

4. По результату воздействия в процессе проведения испытаний разли-

чают разрушающие и неразрушающие испытания (рис. 1.4).

Неразрушающие испытания – испытания с применением неразрушающих методов контроля [5].

Разрушающие испытания – испытания с применением разрушающих ме-

тодов контроля [5].

5. По воздействующим факторам выделяют механические, химиче-

ские, климатические, биологические, радиационные и электромагнитные испы-

тания (рис. 1.5).

Классификация испытаний по результату воздействия в процессе проведения

Рис. 1.4

12

Как правило, при реализации испытаний, проводят воздействие на объект испытания одним из факторов, и проводится однофакторное испытание. Результаты таких испытаний могут отличаться от результатов в условиях реальной эксплуатации. Это объясняется тем, что в условиях эксплуатации на объект воздействует целый ряд внешних и внутренних факторов, причём это воздействие происходит в разной комбинации. Это такие факторы, как климатические, механические, электрические, биологические и др. В связи с этим для получения результатов, более приближенных к результатам в реальной эксплуатации, проводят многофакторные испытания, при которых на объект воздействуют сразу несколькими факторами, в комплексе. В ходе таких испытаний определяют степень влияния каждого из факторов и выбор наиболее важных параметров. Такие испытания требуют применения теории планирования многофакторного эксперимента.

1.4. НОРМАТИВНО-ЗАКОНОДАТЕЛЬНАЯ БАЗА, РЕГЛАМЕНТИРУЮЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЮ И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

Необходимость оценки и подтверждения соответствия продукции, материалов регламентируется соответствующими нормативными документами. Такими документами являются технические регламенты на продукцию, ГОСТы, САНПИНы, различные методические указания, требования технических условий, требования договоров и др. Также обязательность подтверждения характеристик предусматривается при декларировании соответствия, а также при сертификации, как обязательной, так и добровольной. При этом документы можно разделить на следующие [1 – 4]:

−законодательные акты Российской Федерации и стран Таможенного союза. Это различные технические регламенты как действующие на территории России, так и технические регламенты, действующие на территории странчленов таможенного союза. Эти документы предполагают обязательное подтверждение соответствия или в форме декларации соответствия, или в форме обязательной сертификации;

−подзаконные акты, определяющие перечень продукции, услуг подлежащие подтверждению соответствия; различные правила выполнения отдельных видов работ и др.;

−организационно-методические документы, в которых указаны требования по организации работ, по подтверждению соответствия, а также определяющие требования к конкретным видам продукции;

−рекомендательные документы. Это различные методические инструкции, методические указания, бланки и формы протоколов.

14

1.5. ВИДЫ ВОЗДЕЙСТВИЙ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ИЗДЕЛИЯ И МАТЕРИАЛЫ [1 – 4]

Воздействия, оказывающие влияние на изделия, материалы и сырьё, различают по ряду признаков, их разделяют на внутренние и внешние воздействия. Внешние воздействия в свою очередь можно разделить на температурные воздействия; воздействия климатических, механических, космических факторов в естественных условиях и в условиях применения на объекте.

Климатические воздействия разделяются на следующие типы [1, 3]:

женная температура – +5…–40 ° С;

−влажность «сухая и мокрая» – пониженная и повышенная; повышенная 98% и выше; точка росы – точка конденсации пара; наличие дождя;

−гидроустойчивость;

−повышенное и пониженное давление – неразрушение материала;

−совокупное воздействие климатических факторов – воздействие, например, температуры и влажности.

Механические воздействия на аппаратуру, материалы или изделия разделяют на испытания:

−разрушающие и неразрушающие;

−на прочность, разрушение;

−на критическую нагрузку;

−на разрыв;

−на сжатие и изгиб;

−на кручение;

−на излом;

−на сдвиг;

−на удар;

−на воздействие вибрации – гармонической, случайной, стохастической, негармонической;

−на центробежные нагрузки или ускорения;

−испытание на прочность и жёсткость.

Биологические воздействия разделяют на:

− механические макроразрушения при контакте:

1)столкновение – олени, лоси, люди, птицы и т.д.;

2)прогрызание – мыши, термиты;

3)уничтожение;

15

−ухудшение эксплуатационных свойств в результате: 1) биозагрязнения; 2) биозасорения;

3) биообрастания: плесень, мох, деревья, плющ;

−биохимическое разрушение:

1)биологические повреждения в процессе питания – грибы;

2)химическое воздействие выделяющихся веществ, плесень выделяет органическую кислоту;

3)физико-химическая коррозия на границе материал– организм, плесень,

грызуны, микроорганизмы, вирусы и бактерии.

Необходимо учитывать хорошую приспособляемость микроорганизмов к изменениям параметров окружающей среды, влияние на их рост температуры,

влажности, давления, кислотности и других факторов [1, 3]. Наиболее сильное влияние на рост организмов оказывает температура. Размеры организмов суще-

ственно влияют на их активность. Увеличение отношения поверхности к объё-

му у микроорганизмов обусловливает высокую скорость протекания реакций,

т.е. интенсивность обмена веществ и роста.

По отношению к использованию воздуха для выработки клеточной энер-

гии различают аэробные (основными являются окислительные реакции, в кото-

рых акцептор водорода – кислород) и анаэробные (без свободного кислорода)

условия жизни и развития организмов.

Бактерии – самая многочисленная и распространённая группа микроорга-

низмов, имеющих одноклеточное строение. Большинство видов бактерий суще-

ствует за счёт мёртвых органических остатков.

Одной из особенностей микроорганизмов является их способность к спо-

рообразованию. Споры у бактерий образуются при неблагоприятных условиях существования (недостатке питательных веществ, высушивании, изменении рН среды и т.д.), причём из одной клетки формируется только одна спора. Образо-

вание спор у бактерий не связано с процессом размножения, а является приспо-

соблением к выживанию в неблагоприятных условиях внешней среды. Размно-

жение бактерий осуществляется путём деления.

Плесневые грибы отличаются от бактерий более сложным строением и более совершенным способом размножения спорами. Клетки грибов (гифы) об-

разуют переплетения и ветвления, называемые мицелием.

Грибы способны вырабатывать клеточную энергию только за счёт энер-

гии химических реакций. Мицелий и споры грибов образуют хорошо окрашен-

ные колонии, заметные невооружённым глазом.

16

При испытаниях материалов, применяемых в производстве изделий, на микологических площадках, расположенных в различных климатических зонах России, за три года было выделено 585 штаммов плесневых грибов, принадлежащих 166 видам и 52 родам из классов: фикомицетов, аскомицетов, базидиомицетов и несовершенных грибов.

Родовой состав грибов, поражающих полимерные материалы в климатических районах России, приведен в приложении к ГОСТ 9.048–89 [6].

Микроорганизмы обладают богатым ферментативным аппаратом. Они способны в зависимости от условий синтезировать нужный фермент или использовать ферменты другого организма при отсутствии нужного собственного. Вредящая деятельность микроорганизмов в основном связана с выделением экзоферментов и продуктов метаболизма: амино- и органических кислот. Наиболее агрессивными метаболитами микроорганизмов являются органические кислоты (известно около 30 органических кислот, синтезируемых плесневыми грибами), окислительно-восстановительные и гидролитические экзоферменты. Благодаря микроскопическим размерам, гифы и споры проникают в углубления

итрещины материала, вызывая изменения массы, водопоглощения и степени гидрофобности. Обрастание микроорганизмами зависит от химического состава

истроения материала, микрофлоры окружающей среды, наличия загрязнений (органических и неорганических) в воздухе, климатических условий и избирательности действия сообществ организмов.

Поверхностное воздействие плесневых грибов за счёт конденсирования влаги и повышения температуры приводит к коротким замыканиям между токоведущими частями плат. Органические кислоты и другие метаболиты обладают высокой проводимостью. В результате снижаются удельные объёмное и поверхностное сопротивления, увеличивается tgδ, уменьшаются пределы механической прочности материалов на растяжение и изгиб. Обрастание сплавов свинца, алюминия и стали ведёт к интенсивному растворению зёрен металлов (исследование проводилось с применением электронного микроскопа).

Оптические изделия из стекла подвергаются разрушению плесневыми грибами из-за растворения продуктами метаболитов. На совершенно чистой поверхности стекла рост грибов не наблюдается, однако в производстве невозможно достичь высокой чистоты. Рост плесневых грибов лучше идёт на нейтральных стёклах (например, кварцевом) и хуже на стёклах с щелочной реакцией. Даже умеренный рост микроорганизмов представляет серьёзную проблему, так как снижает контрастность изображения, создаёт нежелательное рассеивание света. Споры попадают на стёкла при сборке оптических приборов. Стёкла поражаются Aspergillus, Trichoderma, Penicillium, Mucor, Rhizopus и т.д.

17

Обработка печатных плат продуктами метаболизма в 10 – 12 раз снижает тангенс угла диэлектрических потерь. Действие аспергилов и пеницилов увеличивает на несколько порядков переходное сопротивление контактов и на 20… 30% – контактное сопротивление у кабельных изделий.

Как уже отмечалось, углеродистые стали разрушаются сульфатредуцирующими бактериями. Так же действуют на сталь и тионовые бактерии. Силикатные бактерии разлагают алюмосиликаты: слюду, калиевое стекло, превращая калий в водорастворимые соединения.

Наибольшее влияние оказывают микроорганизмы на органические субстраты, поскольку используют их в качестве источников углерода. Это могут быть пластмассы, краски, следы смазки, остатки флюсов, растворителей, пота рук, адсорбированные органические частицы из воздуха цеха или склада. Отметим, что в воздухе производственных помещений число колоний микроорганизмов в 5 раз меньше, чем при хранении на открытом воздухе, и в 3 раза меньше, чем на складах. Благоприятное действие оказывает аэрация воздуха производственных помещений.

Космические воздействия [1, 3]. Наиболее существенными факторами, оказывающими влияние на изделия, являются:

−глубокий космический вакуум;

−корпускулярное излучение (потоки ядер геля);

−метеорные частицы;

−захламлённость космоса;

−радиационные пояса земли (воздействия электромагнитных полей высокой мощности);

−перепад температур на солнечной и теневой стороне (–90; +120 ° С) – на орбите.

Космические условия характеризуются совокупностью воздействий космической среды, к которым относятся: глубокий вакуум, невесомость, температура (чаще сверхнизкая), электромагнитные и корпускулярные излучения, наличие метеорных частиц, магнитных и гравитационных полей планет и звезд

ит.д.

Воздействие факторов космического пространства на конструкционные материалы и элементы изделий происходит на фоне определяющего фактора – давления глубокого космического вакуума, обусловленного сильной разрежённостью среды. Глубокий вакуум характеризуется длиной свободного пробега молекул газа, соизмеримой с характеристическими линейными размерами космического аппарата или испытательной вакуумной камеры.

18

При изучении параметров космических условий выделяют три среды: межзвёздную, межпланетную атмосферу планет и их спутников.

Межзвёздная среда состоит из межзвёздного газа и мельчайших твёрдых частиц – пыли, заполняющих пространство между звёздами в галактиках. Газ почти равномерно перемешан с пылью. Межзвёздная среда вблизи Солнца переходит в межпланетную среду.

Межпланетная среда заполняет пространство между планетами Солнечной системы. Она состоит из расширяющегося вещества солнечной короны (примерно 90% составляют ионизированные атомы водорода и около 9% – атомы гелия), несущего увлекаемое веществом магнитное поле [1, 3].

19

2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ

2.1.КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ [1, 3]

Кклиматическим испытаниям относят: испытание на воздействие температуры, инея и росы, влажности, атмосферного давления, солнечного излучения, устойчивость к воздействию ветровых нагрузок, воздействию пыли.

Такие испытания проводят в специальных климатических камерах, где

можно регулировать соответствующее воздействие или их комбинацию.

Испытание на воздействие температуры. В ходе таких испытаний про-

веряется свойство объекта сохранять внешний вид и работоспособность в условиях повышенной или пониженной температуры окружающей среды, либо перепада температур. Такое воздействие может быть стационарным, периодическим или апериодическим.

Проведение испытаний на температурное воздействие регламентируется ГОСТ 20.57.406–81 [7], ГОСТ 15151–69 [8], ГОСТ 16962–71 [9], ГОСТ 22261– 94 [10], НД на продукцию, Программой испытаний.

Существуют два основных способа проведения испытаний на воздействие температуры [1, 3, 4]:

1)изделие помещают в камеру тепла и холода, где с помощью программного устройства или вручную изменяется температура;

2)изделие переносят из одной камеры в другую с заранее установленной температурой среды.

При первом способе испытаний происходит постепенное изменение температуры воздуха, а следовательно, и изделия.

При втором способе изделие переносится из камеры в камеру с разными, заранее установленными значениями температур. В этом случае на испытуемое изделие оказывается тепловой удар, который может вызвать внутреннее напряжение и тепловые смещения в местах соединений.

Поскольку значения температуры при эксплуатации могут отличаться от значений температуры при транспортировании и хранении, то проводят испытания как на воздействие температуры при условиях эксплуатации, так и на воздействие температуры при транспортировании и хранении.

Испытания изделий на воздействие температуры при эксплуатации проводят одним из следующих методов [1, 3]:

−в камере без электрической нагрузки;

−в камере под электрической нагрузкой;

−вне камеры под электрической нагрузкой.

20