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可靠性测试

碰撞试验(GB/T 2423.6-1995):产品碰撞环境适应性的测试项目介绍

技术概述

碰撞试验依据 GB/T 2423.6-1995《电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Eb和导则:碰撞》执行,通过反复施加规定量级的脉冲,模拟产品在装卸、运输、搬运过程中反复受到的撞击,考核其累积损伤耐受能力。与冲击试验的单次高强度不同,碰撞的特点是量级中等、次数多、重复频率固定,失效多为疲劳累积型。

需要说明标准现状:GB/T 2423.6-1995 的内容已被 GB/T 2423.5-2019 整合,新委托若按现行标准执行,通常引用 2423.5 的试验Ea;但大量产品规范、行业标准与既有检测报告仍直接引用 2423.6 的试验Eb,因此碰撞试验在实际委托中依然常见。承接时应先确认客户规范引用的是哪一版,避免报告标准号与交验要求不一致。

典型失效形态包括:紧固件在反复撞击下逐步松脱、焊点与引线疲劳开裂、支架与安装耳裂纹、接插件微动磨损导致接触电阻上升、内部机构错位。这类失效在单次碰撞中不显现,需要足够的碰撞次数才会暴露,因此次数设置与监测方式直接决定结论的有效性。

检测样品

样品按实际安装状态固定于碰撞台面,装夹刚度与紧固方式需与使用状态一致:

  • 整机类样品按实际装配完整,通过原安装孔固定,含减振装置者按实配状态安装;
  • 包装件受试时按运输包装状态束紧,箱体不拆封,缓冲件保持原位;
  • 样品数量一般 3 件起,含多个关键部位的整机可适当增加;
  • 受试前记录外观、紧固扭矩、功能与电参数基准,含易松动部位的标记;
  • 需通电监测的样品明确供电与信号引出方式,引线做应力释放并固定。

检测项目

碰撞试验的检测项目按"基准—调试—重复碰撞—复测"四段组织:

  • 初始检测:外观、尺寸、紧固扭矩、功能与电性能基准;
  • 波形调试:确认脉冲波形、峰值加速度与持续时间在容差内;
  • 碰撞量级:峰值加速度常取 100~400m/s²,脉冲持续时间常取 2~6ms;
  • 碰撞次数:常取 1000 次、2000 次、4000 次,按严酷等级与规范确定;
  • 重复频率:常取 1~3Hz,频率稳定使每次碰撞量级一致;
  • 方向覆盖:按规范在指定方向施加,常规为三个互相垂直轴向;
  • 中间监测:全程监测功能与工作电流,记录异常出现的次数区间;
  • 外观检查:壳体裂纹、支架变形、紧固件位移痕迹、涂装剥落;
  • 紧固件复测:关键螺钉扭矩复测并比对初始值;
  • 功能与电性能:开机、通信、显示、保护动作、接触电阻、绝缘电阻;
  • 结构检查:焊点、引线、接插件、安装耳根部;
  • 失效归因记录:位置、形态、出现方向与累计次数。

检测方法

- 量级与次数匹配法:碰撞的严酷度由峰值加速度、持续时间与次数共同决定,量级提高则次数相应减少。只写次数不写量级无法比较严酷度,报告中三项须同时给出。

- 重复频率法:重复频率一般取 1~3Hz,频率过高会使样品响应来不及衰减、前后碰撞叠加,等效量级偏高;频率过低则试验时长成倍增加。频率须在报告中注明。

- 装夹设计法:夹具刚度应使传递波形不失真,安装面平面度与螺栓预紧力影响波形质量,装夹松动会把碰撞能量转为二次撞击,造成过考核。

- 方向确定法:按产品实际受力方向确定碰撞方向,无明确方向时三个互相垂直轴向都做。减少方向属偏离标准,须经委托方确认并在报告中说明。

- 监测法:全程通电并监测工作电流与输出信号,采样率需能捕捉毫秒级瞬断,仅靠试验后检查会漏掉自恢复型失效。

- 分阶段检查法:次数较多时在中间节点做一次外观与功能检查,记录损伤出现的次数区间,为改进提供定位依据,也能避免试样中途失效后仍继续施加无意义的碰撞。

- 后检测法:试验后复测扭矩、接触电阻、绝缘电阻与功能,逐项比对基准值,异常项做二次确认,避免测量波动误判。

检测仪器

基础设备为碰撞试验台,要求能产生规定的半正弦脉冲,峰值加速度、持续时间与重复频率可调且稳定;配套加速度传感器与波形采集分析系统、波形控制器、专用夹具、扭矩扳手与功能监测系统。设备与传感器须在计量有效期内,试验前做波形调试并记录实际波形,试验过程中定期抽检波形,确认量级未漂移,波形记录随报告归档。

应用领域

碰撞试验覆盖电子电器、汽车零部件、电池包、仪器仪表、机箱机柜、灯具、电动工具、军工与轨道交通配套件,以及运输包装件。典型场景包括:验证产品在反复装卸搬运后的结构可靠性;考核包装件在多次中转碰撞下的保护能力;确认紧固与连接系统在长时重复冲击下不松脱;为包装周转次数与使用寿命评估提供依据。该试验常与冲击、振动、跌落组合使用。

常见问题(FAQ)

问题一:碰撞和冲击到底差在哪里,能不能互相替代?

不能替代。冲击是单次高强度瞬态激励,考核极端事件下的耐受能力;碰撞是多次重复的中等强度激励,考核累积损伤与松动。两者的失效机理不同:冲击易造成塑性变形与瞬时断裂,碰撞易造成疲劳裂纹与紧固失效。产品规范要求做哪一项就做哪一项。

问题二:GB/T 2423.6-1995 已被整合,报告还能引用吗?

可以引用,但需与委托方确认。该标准内容已并入 GB/T 2423.5-2019,新项目按现行标准执行时通常引用 2423.5 的试验Ea;若客户规范、平台要求或行业标准仍指定 2423.6,则按 2423.6 执行并在报告中如实标注标准号与年号。两版在参数设置上有差异,不可混用。

问题三:碰撞次数怎么定,1000 次和 4000 次差别大吗?

差别明显。碰撞以疲劳累积为主,次数增加会显著提高失效概率,尤其对紧固件与焊点。次数应按产品规范或预期周转次数确定,没有规范时可参照同类产品的行业惯例。报告中须写明次数与对应的峰值加速度、持续时间,单独给次数无法判断严酷度。

问题四:为什么碰撞台要控制重复频率?

重复频率决定前后两次碰撞之间样品响应是否充分衰减。频率过高会使响应叠加,实际作用于样品的量级高于设定值,形成过考核;频率过低则试验时长成倍增加。标准给出的常用范围是 1~3Hz,具体取值须与样品的一阶响应特性匹配。

问题五:试验中途样品出现功能异常,要不要继续做完?

通常应停止并记录。继续施加碰撞会让已失效样品进一步破坏,既无法定位失效起点,也可能造成安全隐患。规范做法是记录异常出现的次数,停机检查确认失效形态,与委托方沟通后决定是否换样重做。报告中应写明中断原因与已完成的次数。

问题六:包装件做碰撞试验,判定看包装还是看产品?

两者都看,但判据不同。包装层面的判据是箱体结构完好、缓冲件不失效、内装物不露出;产品层面的判据是外观无损伤、功能正常、关键参数在允许范围内。委托时须明确以哪一层为判定对象,报告中分别记录两层的检查结果,避免只写"合格"而无依据。

问题七:碰撞试验周期一般多久?

取决于次数与重复频率。以 2Hz 计,1000 次约需 8 分钟纯碰撞时间,4000 次约 33 分钟,加上装夹、波形调试与中间检查,单方向通常半天内可完成。三个方向、多个样品则按倍数累加。若需通电监测与分阶段检查,时间相应增加。