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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2022-11-10 14:27
之前講了裕度設(shè)計(jì),這次講降額設(shè)計(jì)。
降額設(shè)計(jì)是使零部件的使用應(yīng)力低于其額定應(yīng)力的一種設(shè)計(jì)方式。降額設(shè)計(jì)可以通過降低零件承受的應(yīng)力或提高零件的強(qiáng)度的辦法來實(shí)現(xiàn)。
其實(shí)降額設(shè)計(jì)也是裕度設(shè)計(jì)的一種?;蛘哒f,所有可靠性設(shè)計(jì)方法,在量化后,實(shí)際上都是裕度設(shè)計(jì)。在我的工作中,更加多的是針對(duì)電子電器去提降額,而機(jī)械產(chǎn)品提安全裕度。并不意味著只有電子電器才講降額,機(jī)械產(chǎn)品一樣有。
降額能提高可靠性的原因在于:
1.減小處于應(yīng)力邊緣的元器件的失效可能性。本來處于了應(yīng)力邊緣,因?yàn)橛薪殿~,能夠有點(diǎn)余量,降低了失效可能。
2.降低初始容差的影響。比如零件之間的個(gè)體差異、批次波動(dòng)等等。
3.減小元器件長(zhǎng)期使用后參數(shù)漂移的影響。尤其是安全類器件,參數(shù)很可能存在衰減或漂移,要特別注意。如果你的測(cè)試方案沒有把壽命后再測(cè)一下參數(shù)加上,建議早點(diǎn)完善,評(píng)估起來心里更有底。
4.應(yīng)力的不確定性。比如說用戶家的水壓,我們?nèi)タ礃颖玖?,?dāng)樣本在500個(gè)和2萬個(gè)時(shí),水壓的分布就存在差異了,再多點(diǎn)樣本,又不一樣。這種情況下,這個(gè)應(yīng)力就不確定,只能說觀測(cè)這么多樣本后,大概率是分布在這個(gè)范圍。
5.為意外情況提供余量。比如工地、樓盤的電壓、水壓不穩(wěn)定,可能會(huì)存在電壓、水壓波動(dòng)過大,導(dǎo)致設(shè)備不能承受瞬間超高的電壓、水壓。
在降額設(shè)計(jì)中,“降”得越多,要選用的元器件在性能就要越好,相應(yīng)的,成本也就越高。在降額設(shè)計(jì)過程中,要綜合考慮,人們?nèi)タ偨Y(jié)了一些準(zhǔn)則。
國(guó)產(chǎn)電子元器件,降額的選取,按書本上說的,一般可參考《GJB/Z 35-93元器件可靠性降額準(zhǔn)則》。國(guó)外電子元器件,建議采用國(guó)外推薦的降額指南進(jìn)行。
在我的工作中,基于過往經(jīng)驗(yàn),我們自己去梳理了一些降額要求。這些經(jīng)驗(yàn)來自于市場(chǎng)表現(xiàn),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的一些問題,以及各個(gè)事業(yè)部間的分享——你可能沒有遇到,但在別的事業(yè)部遇到了,發(fā)現(xiàn)它是個(gè)共性問題。這種自己梳理的數(shù)據(jù),就更加能夠說服工程師。如果你拿其他標(biāo)準(zhǔn)來給他們講道理,他們還能給你質(zhì)疑掰扯下,但這種實(shí)實(shí)在在的失效數(shù)據(jù),大家一般就信服了。
降額設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)該注意:
一、不應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)所推薦的降額量值絕對(duì)化,應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的特殊性適當(dāng)調(diào)整;
我在談結(jié)構(gòu)化思維評(píng)審時(shí)提到,對(duì)于評(píng)審,我們首先要問的問題是,這個(gè)產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景到底是什么。只有先把場(chǎng)景搞清楚了,才能識(shí)別一系列的環(huán)境應(yīng)力。進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)。不同的場(chǎng)景,對(duì)于降額量的需求不一樣。
二、應(yīng)注意到,有些元器件參數(shù)不能降額;
比如繼電器的驅(qū)動(dòng)線圈電流,如果降額,則導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生的電磁力下降,從而使繼電器觸點(diǎn)的吸合力度不夠,抗振抗沖擊性能變差。又比如光學(xué)元器件降額后,會(huì)導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度減弱,影響顯示效果。
三、一般說來,對(duì)于電子元器件,其應(yīng)用應(yīng)力越降低越能提高其使用可靠性,但卻不盡然。
如聚苯乙烯電容器,降額太大易產(chǎn)生低電平失效。原因如下:對(duì)于聚苯乙烯電容器,其電極材料是鋁箔,與銅箔焊接后作為引線。由于鋁箔在空氣中極易氧化,會(huì)在表面生成一層薄的三氧化二鋁,它是導(dǎo)電性不良的半導(dǎo)體材料,在低電平下不易將其擊穿,而形成開路狀態(tài)。但在高電平?jīng)_擊下,可以使三氧化二鋁薄層擊穿,使引線與鋁箔極板良好接觸,從而恢復(fù)其電容量。
又如我們的軟水機(jī)產(chǎn)品,它對(duì)最低水壓有要求,如果把用戶家的水壓應(yīng)力降得太低了,機(jī)器反而出問題了。
四、為了降低元器件的失效率,提高設(shè)備可靠性而大幅值降低其應(yīng)用應(yīng)力,按其功能往往需要增加元器件數(shù)量和接點(diǎn),反而降低了設(shè)備可靠性;
這點(diǎn)其實(shí)也是在工作中經(jīng)常遇到爭(zhēng)議的。比如我們給凈水機(jī)在進(jìn)水端加一個(gè)減壓閥,以大幅降低后端其他零部件受到的水壓應(yīng)力。但因?yàn)橐舆@個(gè)減壓閥,還得加多一些接頭、管路、卡銷等等,接口反而多了,從而漏水點(diǎn)也增多了,而閥體本身的可靠性也是一個(gè)問題。
五、對(duì)器件進(jìn)行降額應(yīng)用時(shí),不能將所承受的各種應(yīng)力孤立看待,應(yīng)進(jìn)行綜合權(quán)衡;
比如下面這個(gè)表列出常用元器件的降額參數(shù),有多個(gè)應(yīng)力會(huì)影響,那就要綜合權(quán)衡。

六、不能用降額補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q低質(zhì)量元器件的使用問題,低質(zhì)量產(chǎn)品要慎重使用;
元器件質(zhì)量低,很可能本身就是設(shè)計(jì)有問題、工藝有問題等等,不能說我加大降額就可以用。它很可能會(huì)在遇到一些應(yīng)力時(shí)直接掛了。
在我的工作中,目前我們的降額更多的是搭載在安全評(píng)審以及電控評(píng)審里,在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行評(píng)審,在測(cè)試階段進(jìn)行針對(duì)性測(cè)試,定期或不定期更新降額規(guī)范。

來源:永恒之地