1.2 Механические испытания изделий электронной техники
Основными механическими нагрузками, которым могут подвергаться ИЭТ в эксплуатационных условиях, являются ударные, вибрационные и линейные. Наиболее опасна вибрация, которая вызывает механические напряжения и деформации изделий.
Способность ИЭТ выполнять свои функции в условиях механического воздействия называют механической устойчивостью, а после воздействия – механической прочностью изделий. Для определения работоспособности изделий в условиях и (или) после воздействия механических нагрузок проводят механические испытания, во время которых определяют механическую прочность и устойчивость, отсутствие резонансных частот в пределах спектра частот действующей вибрации, проверяют, не образуется ли кратковременных или постоянных коротких замыканий и обрывов в изделии, а также других явлений, которые могут привести к его выходу из строя.
В ГОСТ 16962-71 “Изделия электронной техники и электротехники. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний” установлены следующие виды механических испытаний:
а) на обнаружение резонансных частот конструкции и проверку отсутствия их в заданном диапазоне частот;
б) на виброустойчивость и вибропрочность;
в) на ударную прочность и ударную устойчивость;
г) на воздействие одиночных ударов, линейного ускорения и акустического шума.
Все механические испытания ИЭТ проводят при нормальных климатических условиях. Виды механических испытаний и их последовательность указаны в программе испытаний и зависят от назначения ИЭТ, условий эксплуатации, типа производства. Например, в программу определительных испытаний опытного образца и образцов установочной серии обычно включают все виды механических испытаний, а для образцов, изготовляемых в серийном производстве, т.е. периодически испытываемых – только испытания, предусмотренные в стандартах и ТУ на ИЭТ /3,6/.
1.3 Испытания изделий электронной техники на надежность
Надежность – это свойство изделия сохранять значения установленных параметров функционирования в определенных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания и хранения. Надежность, как свойство закладывается в ИЭТ при разработке и изготовлении, а оценивается в процессе испытаний и эксплуатации с помощью показателей надежности. Испытания, в результате которых оценивается надежность, называют испытаниями на надежность. Эти испытания могут быть как определительными, так и контрольными.
Единичным показателем надежности называется такой, который относится к одному из свойств изделий (к безотказности, долговечности, сохраняемости изделия). Комплексным показателем надежности называется такой, который относится к нескольким свойствам, составляющим надежность изделия. Комплексные показатели служат для количественной характеристики в основном только восстанавливаемых изделий, тогда как единичные показатели – для характеристики любых изделий.
Надежность любого изделия характеризуется безотказностью, долговечностью и сохраняемостью.
Под безотказностью понимают свойство изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение заданного времени в определенных режимах и условиях эксплуатации. С течением времени происходят износ и старение, вызывающие отказы.
Долговечность изделия характеризуется его наработкой до отказа, т.е. продолжительностью работы изделия от начала его эксплуатации (испытаний) до возникновения первого отказа.
Сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности и долговечности.
При планировании испытаний на надежность необходимо однозначно определить такие данные, как время испытаний, объем выборки и приемочное число. Совокупность этих данных составляет план контроля, для формирования которого пользуются, как правило специальными таблицами и графиками.
План контроля должен позволять быстро оценивать с определенным риском заказчика или поставщика надежность принимаемой партии. Время испытаний не должно быть слишком длительным, а стремление достигнуть минимальных рисков не должно приводить к чрезмерному увеличению объема выборки /6,7/.
Контроль качества продукции в ходе ее производства должен быть организован так, чтобы принималось подавляющее большинство партий, выпущенных при нормальном ходе производства, и браковались партии с большим количеством дефектной продукции, выпущенные при разлаженном производственном процессе.
Поставленную задачу можно решить путем применения сплошного или выборочного контроля. Если требуется, чтобы не было пропущено ни одной негодной единицы продукции, применяют сплошной контроль. При таком контроле внимание контролера ослабляется, и он может часто совершать ошибки. При выборочном контроле контролер имеет больше времени для осмотра каждой проверяемой единицы продукции. Он знает период времени, отведенный на конкретную работу – проверку выборки, и может сосредоточиться на работе в соответствии с имеющимся временем. Кроме того, сплошной контроль не всегда экономически оправдан, и при контроле качества могут применяться разрушающие методы испытаний /7/.
Под приемочным контролем понимают выборочный контроль, основанный на применении методов математической статистики для проверки соответствия качества изделия установленным требованиям. Различают приемочный контроль по качественному и количественному признаку.
Под контролем по качественным признакам понимается проверка, при которой на основании определенного требования или ряда требований проверяемую продукцию классифицируют как дефектную или бездефектную, или в ней определяется число дефектов. По отношению к изделиям электронной техники степень несоответствия обычно выражается процентом дефектных изделий.
При контроле по количественному признаку определяют значения одного или нескольких параметров изделия, а последующее решение принимают в зависимости от этих значений.
Согласно ГОСТ 15895-77 ”Статистические методы управления качеством продукции. Термины и определения” план контроля – совокупность данных о виде контроля, объемах контролируемой партий продукции, выборок или проб, о контрольных нормативах и решающих правилах.
Планы контроля предназначены главным образом для контроля партий изделий, изготовляемых непрерывными сериями; они как таковые имеют прямое применение при производстве изделий электронной техники.
Для обозначения планов контроля применяется величина приемочного уровня дефектности AQL совместно с кодом объема выборки. Приемочным уровнем дефектности является максимально допустимый процент дефектных изделий, который с точки зрения выборочного контроля можно считать удовлетворительным средним показателем качества в процессе изготовления изделий /4/.
План выборочного контроля включает задание объема выборки и критериев приемлемости партии, из которой взята выборка. Соотношение между объемом партии и объемом выборки устанавливается выбором уровня контроля.
В ГОСТ Р 50779.71-99 (дата введения 2000 г.) приводятся три уровня общего контроля, обозначаемые 1, 2 и 3. При отсутствии специальных указаний применяется уровень контроля 2. Уровень контроля 1 применяется для менее тщательного контроля, уровень 3 – для более тщательного. Там же даны четыре уровня специального контроля: S-1, S-2, S-3, S-4, применяемые для организации контроля при помощи малых выборок (например, в случае проведения разрушающих испытаний), а принятие значительного риска является обоснованным.
Уровень контроля должен быть определен для отдельных групп изделий заинтересованными сторонами (поставщиком и потребителем) или установлен в соответствующей НТД.
Планы контроля составляются с использованием величины AQL и объемов выборок по таблицам стандарта. В этих таблицах различают следующие типы планов контроля:
а) одноступенчатые планы – характеризуются наибольшим объемом выборки, их следует применять в следующих случаях:
1) стоимость контроля изделий является небольшой;
2) продолжительность контроля является слишком длительной;
б[PV1] ) двухступенчатые планы – характеризуются промежуточным объемом выборки (меньшим, чем в одноступенчатых планах и большим, чем в многоступенчатых планах). Эти планы следует применять в том случае, если нельзя применять одноступенчатые планы из-за большого объема выборки;
в) многоступенчатые планы – характеризуются наименьшим ожидаемым числом контролируемых изделий в данном плане контроля. Эти планы следует применять в случае, если время, необходимое для отбора и контроля единиц продукции, является небольшим, а стоимость испытания большой;
г) планы последовательного контроля – рекомендуется применять тогда, когда по экономическим и техническим соображениям является необходимым контроль небольших выборок и когда многократный случайный отбор выборки, состоящей из одной единицы продукции, не является затруднительным, а стоимость отбора небольшая.
При плане одноступенчатого контроля число контролируемых изделий равно объему выборки, указанному в плане. Если число дефектных изделий, обнаруженных в выборке, равно или меньше приемочного числа Ac, партия принимается. Если число дефектных изделий равно или больше браковочного числа Re, партия бракуется. Поскольку при одноступенчатом контроле решение принимают по результатам только одной выборки или пробы, то эта выборка должна хорошо отражать свойства всей партии и для этого быть случайной. Случайную выборку получают отбором из различных частей партии. Ход действия при применении одноступенчатых планов контроля показан на рисунке 2.