Организация испытаний. Учебное пособие
.pdf3 . К Л А С С И Ф И К А Ц И Я В И Д О В И С П Ы Т А Н И Й
Вид испытаний – это классификационная группировка испытаний по определенному признаку (ГОСТ 16504).
Классификацию видов испытаний можно проводить по различным признакам:
–в зависимости от целей испытаний (контрольные, исследовательские);
–в зависимости от стадии жизненного цикла продукции;
–по уровню проведения;
–по продолжительности проведения;
–по месту и условиям проведения и т. д.
В зависимости от стадий жизненного цикла продукции проводятся следующие испытания:
–на стадии исследований – исследовательские;
–на стадии разработки – доводочные, предварительные, приемочные;
–на стадии производства – квалификационные, предъявительские, приемосдаточные, периодические, типовые, сертификационные, инспекционные;
–на стадии эксплуатации – подконтрольная эксплуатация, эксплуатационные периодические, инспекционные.
Исследовательские испытания проводят для изучения поведения объекта при том или ином внешнем воздействующем факторе (ВВФ) или если нет необходимого объема информации. Чаще всего это бывает, когда объект недостаточно изучен, например, при исследовательских работах, проектировании, выборе оптимальных способов хранения, транспортирования, ремонта и технического обслуживания.
Исследовательские испытания часто проводят как определительные и оценочные. Цель определительных испытаний – нахождение значений одной или нескольких величин с заданной точностью и достоверностью. При оценочных испытаниях устанавливают факт годности объекта, т. е. определяют, удовлетворяет ли данный экземпляр из ряда объектов данного вида установленным требованиям или нет.
Испытания, проводимые для контроля качества объекта, называются контрольными. Назначение контрольных испытаний – проверка на соответствие техническим условиям определенных экземпляров комплектующих изделий или составных частей при изготовлении.
11
В результате испытаний полученные данные сопоставляют с данными, установленными в технических условиях, и делают заключение о соответствии испытываемого (контролируемого) объекта нормативной документации.
Доводочные испытания проводят на стадии НИОКР для оценки влияния вносимых в техническую документацию изменений, чтобы обеспечить достижения заданных значений показателей качества продукции. Испытаниям подвергают опытные или головные образцы продукции и ее составные части. Испытания проводит или организует разработчик, привлекая к ним изготовителя.
Цель предварительных испытаний – определение возможности предъявления образцов на приемочные испытания. Испытания проводят в соответствии со стандартом или техническими условиями. Необходимость испытаний определяет разработчик. Программа предварительных испытаний максимально приближена к условиям эксплуатации изделия. Организация проведения испытаний такая же, как и при доводочных испытаниях. Предварительные испытания проводят аттестованные испытательные подразделения с использованием аттестованного испытательного оборудования. По результатам испытаний оформляют акт и определяют возможность предъявления изделия на приемочные испытания.
Приемочные испытания проводят для определения целесообразности и возможности постановки продукции на производство. Приемочные испытания изделия единичного производства проводят для решения вопроса о целесообразности передачи этих изделий в эксплуатацию. Испытаниям подвергают опытные и головные образцы (партии) продукции.
Квалификационные испытания проводят в следующих случаях:
при оценке готовности предприятия к выпуску серийной продукции, если изготовители опытных образцов и серийной продукции разные, а также при постановке на производство продукции по лицензиям и продукции, освоенной на другом предприятии.
Приемо-сдаточные испытания проводят для принятия решения о пригодности продукции к поставке или ее использованию. Испытаниям подвергают каждую изготовленную единицу продукции или выборку из партии.
Испытания проводит служба технического контроля изготовителя. Может участвовать представитель заказчика. При испытаниях контролируют значения основных параметров и работоспособность изделия.
12
Периодические испытания проводят с целью:
−периодического контроля качества продукции;
−контроля стабильности технологического процесса в период между очередными испытаниями;
−подтверждения возможности продолжения изготовления изделий по действующей документации и их приемки;
−подтверждения эффективности методов испытания, применяемых при приемочном контроле.
Периодические испытания предназначены для продукции установившегося серийного (массового) производства. При их проведении контролируют значения показателей, которые зависят от стабильности технологического процесса, но не проверяются при приемо-сдаточных испытаниях.
Типовые испытания – контроль продукции одного типоразмера по единой методике, который проводят для оценки целесообразности изменений, вносимых в конструкцию или технологический процесс.
Испытаниям подвергают образцы продукции, в конструкцию или технологический процесс которых внесены изменения. Проводит эти испытания испытательная организация. Программу испытаний устанавливают в зависимости от характера внесенных изменений.
Инспекционные испытания осуществляют выборочно с целью контроля стабильности качества образцов готовой продукции, находящейся в эксплуатации. Их проводят специально уполномоченные организации (органы госнадзора, организации, осуществляющие внешнеторговые операции) в соответствии с нормативной документацией на эту продукцию по программе, установленной проверяющей организацией.
Сертификационные испытания проводят для определения соответствия продукции требованиям безопасности и охраны окружающей среды, а в некоторых случаях и важнейших показателей качества продукции: надежности, экономичности и т. д.
Сертификационные испытания – элемент системы мероприятий, направленных на подтверждение соответствия фактических характеристик продукции требованиям нормативной документации (НД) с целью получения достоверной информации, при взаимоотношениях между изготовителями и потребителями продукции. Сертификационные испытания, как правило, проводят независимые от производителя испытательные центры. По результатам испытаний выдается сертифи-
13
кат или знак соответствия продукции требованиям НД. Сертификация предполагает взаимное признание результатов испытаний поставщиком и потребителем продукции, что особенно важно при внешнеторговых операциях.
Подконтрольную эксплуатацию проводят для подтверждения соответствия продукции требованиям НД в условиях ее применения, получения дополнительных сведений о надежности, рекомендаций по устранению недостатков, повышению эффективности применения. Для подконтрольной эксплуатации выделяют образцы, которым создают условия, близкие к эксплуатационным. Результаты подконтрольной эксплуатации потребитель вносит в извещения, которые отправляет изготовителю.
Эксплуатационные периодические испытания проводят для определения возможности дальнейшей эксплуатации продукции в том случае, если изменение ее показателя качества может создать угрозу безопасности, здоровью, окружающей среде. Испытаниям подвергают каждую единицу эксплуатируемой продукции через установленные интервалы наработки или календарного времени. Испытания проводят органы госнадзора или потребитель. Контролируют соответствие продукции нормам и требованиям по безопасности и экологии, а также нормам, определяющим эффективность ее применения.
Допускается совмещать следующие категории испытаний:
–предварительные с доводочными;
–приемочные с приемо-сдаточными – для продукции единичного производства;
–приемочные с квалификационными;
–периодические с типовыми – при согласии заказчика (основного потребителя);
–сертификационные с приемочными и периодическими. Испытания проводятся на следующих уровнях:
–государственном – для приемочных, квалификационных, инспекционных, сертификационных и периодических;
–межведомственном – для приемочных, квалификационных и инспекционных испытаний;
–ведомственном – приемочных, квалификационных и инспекционных испытаний.
Испытания важнейших видов продукции производственнотехнического и культурно-бытового назначения, проводимые в головных организациях по испытаниям именно этих видов продукции,
14
называются государственными. Таким образом, наряду с приемочными испытаниями, т. е. испытаниями для выдачи разрешения на серийное производство, к государственным испытаниям могут относиться квалификационные, периодические, инспекционные и сертификационные. В государственных испытаниях принимают участие представители всех заинтересованных министерств (ведомств).
Межведомственные испытания проводят, как правило, при приемочных испытаниях, когда в комиссии принимают участие представители нескольких министерств (ведомств).
Ведомственные испытания – это испытания, проводимые комиссией из представителей заинтересованного министерства (ведомства).
По условиям и месту проведения испытания могут быть:
1)лабораторные, проводимые в лабораторных условиях;
2)стендовые, проводимые на испытательном оборудовании в испытательных или научно-исследовательских подразделениях;
3)полигонные, проводимые на испытательном полигоне, например, испытания автомобилей;
4)натурные – испытания в условиях, соответствующих условиям его использования по прямому назначению;
5)испытания с использованием моделей проводятся на физической модели (упрощенной, уменьшенной) изделия или его составных частей.
По продолжительности или по временной полноте проведения испытания могут быть:
1)нормальные, когда методы и условия проведения обеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках свойств продукции (объекта) в такой же интервал времени, как и в предусмотренных условиях эксплуатации;
2)ускоренные, когда методы и условия проведения обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств объекта в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях. Проведение ускоренных испытаний позволяет сокращать затраты средств и времени на создание продукции. Ускорение получения результатов испытаний может быть достигнуто за счет применения повышенных нагрузок, увеличения температур при термических испытаниях и т. д.;
3)сокращенные, когда испытания проводятся по сокращенной программе.
15
По результату воздействия, как и в методах контроля, испытания могут быть:
1)неразрушающие – объект испытаний после проведения испытаний может функционировать (эксплуатироваться);
2)разрушающие – объект после проведения испытаний не может быть использован для эксплуатации.
И, наконец, испытания по определяемым характеристикам объекта классифицируются на:
1)функциональные, проводимые с целью определения значений показателей назначения объекта;
2)надежность, проводимые для определения показателей надежности в заданных условиях;
3)прочность, проводимые для определения значений воздействующих факторов с целью выхода значения определенных характеристик объекта за установленные пределы или его разрушение;
4)устойчивость, проводимые для контроля способности изделия выполнять свои функции и сохранять значения параметров в пределах норм, установленных НД во время воздействия на него определенных факторов (агрессивных сред, ударной волны, электрического поля, радиационных излучений и т. д.);
5)безопасность, проводимые с целью установления фактора безопасности для обслуживаемого персонала или лиц, имеющих отношение к объекту испытаний;
6)транспортабельность, проводимые с целью определения возможности транспортирования объекта в той или иной таре, без нарушения способности объекта выполнить свои функции и сохранять значения параметров в пределах норм;
7)граничные, проводимые для определения зависимостей между предельно допустимыми значениями параметров объекта и режимом эксплуатации;
8)технологические, проводимые при изготовлении продукции
сцелью оценки (обеспечения) ее технологичности.
16
4 . И С П Ы Т А Н И Е Н А Г Е Р М Е Т И Ч Н О С Т Ь
Герметичностью называют способность оболочки (корпуса), отдельных ее элементов и соединений препятствовать газовому или жидкостному обмену между средами, разделенными этой оболочкой. Испытания на герметичность проводят для определения степени герметичности изделия или его частей, узлов и блоков. Требования к степени герметичности должны быть определены при разработке конструкции. Степень герметичности должна характеризоваться потоком газа, расходом или наличием истечения жидкости, падением давления за единицу времени, размером пятна и тому подобными величинами.
Метод испытаний на герметичность выбирают в зависимости от назначения изделия, его конструктивно-технологических особенностей, требований к степени герметичности, а также экономических характеристик испытаний. Испытания на герметичность включают в технологический процесс изготовления изделия таким образом, чтобы предшествующие технологические операции не приводили к случайному перекрытию течей. При невозможности исключить опасность случайного перекрытия течей в технологическом процессе необходимо предусмотреть операции, обеспечивающие освобождение течей от закупорки.
Метод или программа испытаний на герметичность указаны в стандартах, ТУ или ПИ на изделия конкретного вида. В зависимости от рода пробного вещества методы испытаний на герметичность подразделяются на две группы – газовые и жидкостные. К газовой группе относятся следующие методы испытаний: разноактивный, ультразвуковой, катодометрический, химический, инфракрасный, параметрический. Реализация указанных методов возможна следующими способами: компрессионным, камерным, вакуумным, капиллярным, обдува, щупа, обмыливания, нагревания, внешней опрессовки, опрессовки замкнутых оболочек и в камере.
Испытания герметичности изделий и средств измерений проводят одним из следующих методов:
–проверка по обнаружению утечки жидкости (гидростатический метод);
–проверка по обнаружению утечки газа масс-спектрометром, в том числе изделий, имеющих свободные внутренние объемы изделий, представляющих собой герметичные перегородки уплотнения (массспектрометрический, химический методы);
17
–проверка по проникновению жидкости и газа (параметрический метод);
–проверка по обнаружению утечки газа, в том числе путем обнаружения утечки воздуха или другого газа из внутренних областей изделия при погружении его в жидкость с пониженным давлением и при повышенной температуре (пузырьковой, катодометрической методы);
–проверка по обнаружению, утечки воздуха подаваемого на изделие под давлением (манометрический метод);
–проверка путем проникновения паров влаги.
Подготовка изделия к испытаниям на герметичность предусматривает устранение последствий случайного перекрытия течей после хранения, транспортирования и операций, предшествующих испытаниям. Для испытаний на герметичность необходимо использовать оборудование, укомплектованное специальными присоединительными и установочными деталями и калиброванными течами в соответствии с ТУ на изделия конкретного вида. Испытание на герметичность изделий вакуумным способом пузырькового метода проводят следующим образом. Изделие погружают в ванну с индикаторной жидкостью, находящуюся внутри барокамеры, которая должна обеспечивать испытательный режим. Количество жидкости в ванне должно быть достаточным, чтобы исследуемая поверхность была погружена на глубину не менее 50 мм. Температура испытательной жидкости 15–35 °, кинематическая вязкость 25 сСт при 20 °. Давление в камере снижают до 0,1–1,0 кПа. Изделие считают выдержавшим испытание, если пузырьки газа не выделяются. Испытание на герметичность изделий камерным способом манометрического метода проводят следующим образом. Изделие (или партию изделий) помещают в камеру, заполняют ее пробным газом под давлением и выдерживают в течение определенного времени, давлением и выдерживают в течение определенного времени, устанавливаемого в стандартах, ТУ или ПИ. До заполнения камеры гелием допускается снижение давления до 0,1 кПа и выдерживание в течение 30 мин при этом давлении. Изделия извлекают из камеры и выдерживают в течение 20 мин в условиях, обеспечивающих удаление гелия, адсорбированного внешними поверхностями. Затем изделия помещают в камеру, соединенную с масс-спектрометром, и измеряют скорость утечки гелия, указанной в стандартах и ТУ или ПИ на изделие. Изделия считают выдержавшими испытание, если скорость утечки гелия меньше или равна значению, указанному в стандартах или ТУ на изделие.
18
5 . И С П Ы Т А Н И Я И З Д Е Л И Й Э Л Е К Т Р О Н Н О Й Т Е Х Н И К И
Испытания как основная форма контроля изделий электронной техники (ИЭТ) представляют собой экспериментальное определение количественных и качественных показателей свойств изделия. По результатам испытаний изделий в производстве разработчик устанавливает причины снижения качества.
Испытание всегда предполагает какое-либо воздействие или нагрузку. Испытание проходят либо не проходят. Следовательно, результатом испытаний должны быть не результаты измерений, выполняемых при испытаниях, а ответ вида «годится» или «не годится», «соответствует» или «не соответствует».
Все испытания классифицируют по методам проведения, назначению, этапам проектирования, изготовления и выпуска, виду готовой продукции, продолжительности, уровню проведения, виду воздействия, определяемым характеристикам объекта.
По результату воздействия на ИЭТ испытания делят на разрушающие и неразрушающие, а также на стойкость, прочность и устойчивость. Большинство методов испытаний изделий электронной техники являются либо разрушающими, либо значительно сокращающими технический ресурс изделий. Также в связи с уменьшением объема выпуска изделий возникают ситуации, когда объем выборок для разрушающего контроля становится сопоставим с объемом выпуска изделий. Поэтому наиболее широкое применение в практике испытаний получил выборочный метод, который позволяет судить о всей генеральной совокупности изделий по взятой из нее выборке.
Члены комиссии по проведению приемочных испытаний, подписывая документы приемочных испытаний, как правило, согласовывают технические условия, карту технического уровня и качества продукции, составляют акт приемки опытного образца (опытной партии). При соответствии опытного образца (опытной партии) требованиям технического задания, стандартов и технической документации комиссия в акте приемки рекомендует данное изделие к постановке на производство. Если в результате приемочных испытаний комиссия выявила возможность улучшения отдельных свойств изделий, не установленных количественными значениями в техническом задании, в акте приемки дается перечень конкретных рекомендаций по совершенствованию продукции, указывается на необходимость их выпол-
19
нения до передачи технической документации предприятиюизготовителю. Акт приемки утверждает руководство организации, назначившей комиссию по проведению приемочных испытаний.
Для продукции, на которую технический уровень оказался ниже требований технического задания, приемочная комиссия определяет дальнейшее направление работ по совершенствованию конструкции изделия, улучшению их производственно-технических характеристик, а также принимает решение о проведении повторных приемочных испытаний или о прекращении дальнейших работ.
Помимо испытаний, проводимых изготовителем, ИЭТ могут подвергаться проверке при входном контроле у потребителя. При входном контроле не должны проводиться термоудары, термоциклы, длительная вибрация, механические удары, многократные проверки изделий испытательным напряжением. Недопустимы проверки изделий в режимах, отличающихся от указанных в ТУ. Используемая при входном контроле измерительная, испытательная аппаратура и стенды должны соответствовать требованиям на аналогичную аппаратуру и стенды поставщика.
В зависимости от характера воздействия на изделия все внешние воздействующие факторы делятся на классы: механические, климатические и другие природные, биологические, радиационные, электромагнитных полей.
Под влиянием климатических факторов в материалах ИЭТ протекают сложные физико-химические процессы, изменяющие их свойства и способствующие отказам. Опыт показывает, что наиболее опасны воздействия высокой и низкой температур, повышенной влажности в сочетании с повышенной температурой, а также воздействие резких колебаний температуры.
Повышенная температура окружающей среды является одним из основных климатических воздействий, обусловливающих нестабильность и деградацию параметров ИЭТ и их отказы.
Испытание на климатические воздействия проводят для проверки способности изделий выполнять свои функции, сохранять параметры и (или) внешний вид в пределах установленных норм при воздействии и после него. Для воспроизводимости результатов испытания необходимо его полное и точное описание, исключающее всякую неопределенность толкования. Исходя из этого, в НД принята такая последовательность операций (этапов) испытания на климатические воздействия:
20