一、什么是可靠性试验(测试)?
为了确认、验证或提升产品靠谱程度所做的试验,就叫可靠性试验。
它是用来调查、分析、评估产品靠不靠谱的方法,试验结果可以用来分析故障、制定改进措施、判断产品是否达标。
可靠性测试,就是评估产品在规定使用寿命和各种环境(使用、运输、存放)下,功能是否稳定可靠。通过把产品放在自然或模拟环境中测试,评价实际使用表现,研究环境对产品的影响。
按方法和目的,可靠性统计试验分为两类:
(1)可靠性验证试验:用来检验产品的可靠性是否达到规定要求,通常包括可靠性鉴定和验收试验。
(2)可靠性测定试验:用来测出产品的可靠性指标,主要为了获取可靠性能数据。
注:部分图源来自网络
二、可靠性试验的目的:
可靠性试验主要有 5 个作用:
(1)在研发阶段让产品达到预定可靠性通过试验找出产品在材料、结构、工艺、环境适应等方面的问题并改进,反复优化,使产品可靠性达到预定指标。
(2)在产品定型时做可靠性鉴定新产品定型时,按标准做鉴定试验,全面考核产品是否满足规定的可靠性要求。
(3)在生产过程中控制产品质量对产品进行全检或抽样可靠性试验,监控质量稳定性。一旦发现因原料、工艺等导致质量下降,可及时整改。
(4)筛选产品,提升整批可靠性通过合理筛选,剔除早期易失效的不合格产品,提高整批产品的整体可靠性。
(5)研究产品失效原因通过试验观察产品在不同环境和应力下的失效规律,分析失效机理和薄弱环节,针对性改进,提升可靠性。
三、可靠性试验分类
(1)按试验项目划分:分为环境试验、寿命试验、加速试验、特殊试验。
(2)按试验目的划分:分为筛选试验、鉴定试验、验收试验。
(3)按试验性质划分:分为破坏性试验和非破坏性试验。
常用分类说明
1、环境试验
考核产品在振动、冲击、温度、盐雾、低气压等环境下的适应能力,是评价可靠性的重要方法。
2、寿命试验
研究产品寿命特征,在实验室模拟使用条件,观察产品失效随时间的变化规律,可获取寿命、失效率、失效模式等数据。不改变失效机理、加大应力以缩短时间的试验,称为加速寿命试验。
3、筛选试验
对产品进行全数非破坏性检验,剔除早期失效产品,提高整批产品使用可靠性。
4、现场使用试验
在实际使用现场开展试验,最能真实反映产品可靠性,数据价值高,可用于验证试验方法、完善试验计划。
5、鉴定试验
依据抽样方案,对产品可靠性水平进行评价的试验
注:部分图源来自网络
四、常规的可靠性试验项目
(1)气候环境试验(Environmental Reliability Tests):
(一)温湿度类
包括高温、低温、温湿度循环、恒定湿热、冷热冲击、快速温度变化、低气压、光老化、腐蚀、防护等级试验等。
1. 高温试验:评估产品在高温环境下的性能与稳定性。
2. 低温试验:检验产品在低温环境下的功能与耐寒性能。
3. 高低温试验:模拟极端温度环境,验证产品在高温老化、低温脆化下的稳定性。
4. 温湿度循环(TCT):模拟温湿度交替变化,考核产品热胀冷缩、吸湿、老化、绝缘性能变化。
5. 恒温恒湿试验(双85试验):在高温高湿环境下加速测试,检测元件吸湿、短路、腐蚀风险。
6. 温度变化测试:考核产品在规定时间内快速温变的适应能力。
7. 规定温变速率的温度变化:考核产品在可控温变速率下的工作能力。
8. 快速温变试验:评估产品短时间内承受大幅温度变化的性能。
9. 冷热冲击试验(TST):极端高低温快速切换,检验产品密封性、材料耐温变能力。
10. 两液槽法冷热冲击试验:用于玻璃‑金属密封件等样品,考核快速温变适应能力。
(二)腐蚀测试
评估产品在腐蚀性气体或盐雾环境下的抗腐蚀能力。
盐雾试验
中性盐雾(NSS):模拟沿海高盐环境,检测金属部件的防锈性能。
铜加速盐雾(CASS):用于精密电子设备的长期耐腐蚀验证。
酸性盐雾:强化腐蚀条件,考核产品在更恶劣酸性环境下的耐腐蚀性。
循环盐雾:模拟盐雾与干燥、潮湿交替的实际环境,更贴近真实使用场景。
气体腐蚀测试
如 SO₂、H₂S 等气体环境测试,评估设备在工业污染环境中的耐腐蚀能力。
(三)IP 防护等级试验
1)防尘试验(IP1Y~IP6Y)按照 IP 防护标准,测试产品对灰尘、固体异物的防护能力。
2)防水试验(IPX1~IPX8)按照 IP 防护标准,检验产品对水或液体侵入的防护效果,验证淋雨、浸水等场景下的密封性。
(四)寿命试验
1)加速寿命测试通过高温、高湿等强化条件缩短测试周期,用于预测产品实际使用寿命。
2)循环寿命测试模拟按键、插拔等反复使用场景,测试产品的耐久性能。
(2)机械环境试验:(Mechanical Reliability Tests)
(一)振动类试验
包括随机振动、扫频振动、机械冲击、碰撞、跌落试验,核心是模拟产品运输、运行、安装中的振动环境,检测结构强度、紧固件松动、电子元件失效等问题,验证产品抗振可靠性。
1)正弦振动试验
模拟旋转、脉动等周期性振动(如船舶、飞机运行中的振动),考核产品对周期性振动的适应性。
2)随机振动试验
模拟运输过程中交通工具的非周期性振动(同一时间不同频率均有振动),验证产品在复杂振动环境下的稳定性。
注:部分图源来自网络
(二)机械冲击试验
通过施加瞬间剧烈冲击力(如 500g 加速度),模拟跌落、碰撞、武器发射反冲等瞬时冲击场景,评估产品承受非重复机械冲击的能力,验证结构完好性和功能稳定性。
常见冲击波形:半正弦、梯形波(方波)、三角波
典型测试方法:18g/6ms 加速度,产品 6 个方向各冲击 100 次
(三)碰撞试验
模拟产品运输或使用中的重复碰撞(如 250kg 负载碰撞),适用于汽车零部件等需承受多次碰撞的产品,考核其抗重复冲击的适应性,验证结构完整性和能量吸收能力。
(四)跌落测试
将产品从指定高度(如 1m)自由跌落到硬质表面(如水泥板),模拟意外掉落场景,检验产品耐摔性能和功能完好性。
典型测试方法:1m 高度,产品 6 个方向各跌落 1 次
(3)综合环境试验:
包括温度 + 湿度 + 振动 / 冲击 / 碰撞、HALT/HASS/HASA、温湿度堆码、高压蒸煮试验,核心是通过复合环境应力,全面考核产品在复杂恶劣条件下的适应性。
温度 + 湿度 + 振动 / 冲击 / 碰撞
同时施加温湿度与机械应力,模拟实际使用中的复杂环境,全面验证产品综合可靠性。
HALT(高度加速寿命测试)
施加极端环境应力,快速暴露产品潜在缺陷,优化设计并确定产品极限工作条件。
HASS(高度加速应力筛选)
生产阶段采用高温、高湿、高压等严苛条件,快速剔除批量产品的早期故障,提升出货质量。
HASA(高度加速应力审计)
定期对上市产品进行应力测试,监控其在市场使用中的可靠性变化。
温湿度堆码试验
模拟仓储 / 运输中产品长期堆叠 + 温湿度变化的场景,验证包装及产品耐受力。
高压蒸煮试验
针对密封 / 防水产品,在高压蒸汽(100% RH)环境下测试,检验密封性能及内部组件耐高温高湿能力。
(4)包材及包装运输试验
围绕包装保护功能,模拟运输、仓储全流程环境,验证包装对产品的防护能力:
环境温湿度试验:考核包装在不同温湿度下的稳定性;
堆码 / 包装抗压试验:测试包装承受堆叠压力、静态 / 动态载荷的能力;
振动 / 冲击 / 跌落 / 碰撞试验:模拟运输中的振动、撞击、跌落场景,验证缓冲防护效果;
水平夹持试验:模拟装卸过程中包装受挤压的耐受度。
(5)物理性能试验
聚焦产品材料及结构物理特性,验证耐用性与使用可靠性:
百格、耐磨、划痕、插拔、弯折、色牢度、防火 / 燃烧、摇摆、按键寿命、硬度、落锤 / 摆锤冲击、拉伸 / 抗压 / 屈服强度、熔融指数试验。
(6)力学系统性能试验
核心考核产品力学承载能力:拉伸性能、弯曲性能、压缩性能、摆锤冲击试验。
(7)热性能试验
测试材料 / 产品耐高温相关特性:热变形温度、维卡软化点、熔化指数试验。
(8)材料(化学与环境)试验
围绕材料耐候性、理化特性展开,含氙气灯 / 荧光灯老化、邵氏 / 铅笔硬度、耐化学性、色差、光泽度、附着力试验。
光老化 / UV 老化测试:模拟阳光(紫外线)照射,验证材料耐候性、防黄变 / 脆化能力;
关键设备说明:黑板温度计(测试样表面最高温度)、黑标准温度计(精准测平板温度)、氙灯(模拟阳光光谱)、荧光紫外灯(80% 能量集中在 400nm 以下紫外光)。
(9)EMC 电磁兼容环境试验
保障产品电磁环境适应性,避免干扰或被干扰:
涵盖射频性能、SAR、OTA、HAC、TCOIL、音视频 / 卫星导航 / 平板显示产品性能、医疗器械注册、电信进网许可等专项检测;
抗干扰测试:确保产品在电磁环境中正常工作(如汽车 ECU 抗静电放电 4kV);
辐射测试:防止产品自身电磁干扰其他设备(如无线医疗仪器)。
(10)电学电气安全性能试验
核心保障电气产品使用安全:
温升、耐压、绝缘电阻、介电强度、接触电阻、表面电阻率、接地电阻试验;
绝缘电阻测试:确保电路与外壳绝缘(如医疗器械);
耐压测试:验证设备高压下的安全性(如家电 2000V 耐压)。
注:部分图源来自网络
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