Jadro určovania dominantného namáhania kombináciou analýzy režimu zlyhania (FMEA) s porovnaním prostredia a porovnávaním materiálov spočíva v „začínaní javom zlyhania, používaním podmienok prostredia ako pozadia a používaním vlastností materiálu ako mosta“, krížovým{0}}overením týchto troch aspektov, aby sa presne určili kľúčové stresové faktory vedúce k degradácii produktu.
1. Analýza režimu zlyhania: odvodenie „príčin“ z „výsledkov“
Spôsoby zlyhania sú najpriamejším kľúčom na určenie dominantného stresu; rôzne spôsoby porušenia zodpovedajú špecifickým typom namáhania.
Vyskytujú sa trhliny a zlomeniny:
Únavový lom (únavové pruhy na povrchu lomu) → poukazujúce na striedavé zaťaženie alebo vibrácie
Korózne praskanie (dendritické trhliny) → ťahové napätie + korozívne médium spolupracujúce
Trhanie tepelným napätím (pochádzajúce z oblasti s veľkým teplotným gradientom) → tepelné cykly alebo rýchla zmena teploty
Zhoršenie výkonu bez výraznej deformácie:
Zníženie izolačného odporu, zvýšenie zvodového prúdu → elektrochemická migrácia spôsobená vlhkým teplom + elektrické predpätie (H3TRB)
Porucha lepidla, delaminácia → nesúlad v koeficientoch tepelnej rozťažnosti vedúci k medzifázovému namáhaniu
Degradácia povrchu:
Púdrovanie, zmena farby, krehnutie → dominuje UV žiarenie alebo termo-oxidačné starnutie
Hrdza, jamková korózia → elektrochemická korózia v soľnej hmle a vo vlhkom prostredí
Kľúčové akcie: Zozbierajte aktuálne chybné vzorky, vykonajte SEM analýzu povrchu lomu a detekciu korózneho produktu na potvrdenie mikroštruktúry a mechanizmu zlyhania.
2. Environmentálne porovnanie: identifikácia „vonkajších hnacích síl“
Kvantitatívne porovnajte stresové faktory v prostredí produktu, identifikujte 1-2 faktory s najväčšou intenzitou a najdlhším trvaním.
|
Typ prostredia |
Dominantný vonkajší stres |
Typické prejavy |
|
Tropické/pobrežné |
Vysoká teplota a vlhkosť + soľný sprej |
Hydrolýza, korózia, elektromigrácia |
|
Púšť/Plošina |
Veľký denný teplotný rozsah (ΔT > 50 stupňov) |
Tepelná únava, praskanie zvaru |
|
Priemyselná oblasť |
SO₂, NOₓ, ozón |
Chemická korózia, praskanie gumy |
|
Expozícia vonku |
UV žiarenie + cyklovanie teploty |
Degradácia polyméru, kriedovanie náteru |
|
Uzavretý priestor |
Konštantná teplota a nízka ventilácia + akumulácia prchavých látok |
Pomalá oxidácia, vyzrážanie materiálu |
Logika úsudku: Ak sa výrobok používa v prostredí s teplotou 85 stupňov / 85 % RH, namáhanie vlhkým teplom je oveľa vyššie ako v suchom prostredí s normálnou teplotou; najprv by sa mal posúdiť jeho vplyv.
3. Zhoda materiálu: Overenie „vnútornej citlivosti“
Rôzne materiály sú vysoko citlivé na špecifické namáhanie; ich mechanizmy odozvy je potrebné určiť na základe materiálových charakteristík. Zliatiny hliníka a nehrdzavejúca oceľ: náchylné na praskanie koróziou pod napätím pri namáhaní v ťahu a v prostredí s chloridovými iónmi.
Materiály na zapuzdrenie epoxidovej živice: Vysoko hygroskopické, náchylné na expanziu vo vlhkom a horúcom prostredí, čo vedie k medzifázovej delaminácii.
Kompozity z uhlíkových vlákien: Pri vysokej teplote a vysokej rýchlosti deformácie je matrica náchylná na rozklad, čím sa vytvárajú slabé miesta na rozhraní vlákna/matrice.
Gumové tesnenia: náchylné na praskanie v ozónovom prostredí, najmä v podmienkach statického ťahu.
Kľúčové parametre: Venujte pozornosť koeficientu tepelnej rozťažnosti materiálu (CTE), rýchlosti absorpcie vlhkosti, pevnosti v ťahu, odolnosti voči poveternostným vplyvom atď., a dbajte na zaťaženie prostredia.
4. Spojenie troch faktorov: Konštrukcia uzavretého-úsudku
Krížová-analýza vyššie uvedených troch aspektov informácií na vytvorenie uzavretého-cyklu overenia:
Pozorujte jav zlyhania → Predbežné posúdenie možných typov napätia
Analyzujte prostredie používania → Vylúčte najpravdepodobnejšie vonkajšie napätie v tomto prostredí
Skontrolujte vlastnosti materiálu → Overte, či je materiál citlivý na tento typ namáhania
Komplexný úsudok → Ak všetky tri poukazujú na rovnaký stres, možno ho potvrdiť ako dominantný faktor
Príklad: Po použití v Hainane došlo ku skratu na PCB elektronickej riadiacej jednotky
Režim poruchy: Rast dendritu, zvodový prúd → Ukazuje na vlhké teplo + predpätie
Environment: High temperature and high humidity year-round (>35℃, >85%RH) → Silné namáhanie vlhkým teplom
Materiál: Substrát FR-4 je ľahko hygroskopický → Citlivý na vlhké teplo
→ Záver: Dominantným namáhaním je elektrické napätie spojené s vlhkým teplom a malo by sa použiť testovanie HAST (JESD22-A101). Overenie simulácie
Zhrnutie: Spôsob zlyhania je „príznakom“, prostredie je „príčinou“ a materiál je „ústava“. Iba spoločnou analýzou všetkých troch sa možno vyhnúť chybným úsudkom, čím sa zabezpečí, že zrýchlené testy starnutia skutočne odrážajú spoľahlivosť produktu pri skutočnom používaní.
