WEDGELOCK THERMISCHE UND KLEMMKRAFT LEBENSZYKLUSTESTMETHODE
Jeder SolidWedge wird einem 100-Zyklen-Test unterzogen, der aus vier thermischen Tests und 96 Spannungsanalysetests (Klemmkraft) besteht. Nachfolgend wird beschrieben, wie WaveTherm diese Tests durchführt.
Thermische Testmethodik
Thermische Tests werden durchgeführt, um den gesamten thermischen Widerstand über die Kontaktflächen einer Testplatte und eines Keilschlosses an einer kalten Wand zu bestimmen.
Wenn Wärmeenergie über die Kontaktfläche zweier Oberflächen fließt, entsteht ein messbarer Temperaturabfall. Durch Messen des Temperaturunterschieds zwischen den beiden Oberflächen und Kenntnis der in die Testplatte eingebrachten Wärmeenergie kann eine Berechnung des Wärmewiderstands der Verbindung berechnet werden.
Parallele Widerstandstheorie
Es gibt drei Möglichkeiten, wie die Wärme von der Prüfplatte abgeführt werden kann. Von den dreien sind zwei parallele Pfade bei der Berechnung des gesamten thermischen Widerstands der Testplatte und des Keilschlosssystems zu berücksichtigen:
Terminologie
Die folgenden Begriffe werden in diesem Testverfahren verwendet:
Um zu verhindern, dass der zu testende Wärmerahmen den „Boden“ des Kanals berührt und somit eine dritte Oberfläche zur Übertragung von Wärmeenergie bereitstellt, ist ein etwa 0,5 Zoll breiter und etwa 0,040 Zoll dicker Abstandshalter aus einem nicht wärmeleitenden Kunststoff vorhanden B. ABS oder ähnliches, und an der Basis oder der nicht kontaktierenden Seite des Kaltwandschlitzes platziert. Dieser Abstandshalter wird entfernt, nachdem die Testplatte eingerastet ist.
𝑇𝑒𝑠𝑡 𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒 𝑇ℎ𝑖𝑐𝑘𝑛𝑒𝑠𝑠 = 𝐶𝑜𝑙𝑑 𝑊𝑎𝑙𝑙 𝑆𝑙𝑜𝑡 𝐻𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 - 𝑊𝑒𝑑𝑔𝑒𝑙𝑜𝑐𝑘 𝐻𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 - 𝑊𝑒𝑑𝑔𝑒𝑙𝑜𝑐𝑘 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛
Hier ist eine Beispielrechnung unter Verwendung einer Standard-VITA 48-Kaltwand mit einem 0,225 Zoll hohen Keilschloss, das eine Nenndehnung von 0,025 Zoll hat:
𝑇𝑒𝑠𝑡 𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒 𝑇ℎ𝑖𝑐𝑘𝑛𝑒𝑠𝑠 = 0,525 – 0,225 – 0,025 = 0,275
Das Material sowohl für die kalte Wand als auch für die Testplatten ist 6061-T6-Aluminium mit einer Oberflächenbeschaffenheit, die als 16 µin (RMS) in den Kontaktbereichen mit dem Keilschloss und zwischen der Testplatte und der kalten Wand angegeben ist.
- Testplatte (TP) – Die Testplattentemperatur wird durch Mittelung von vier Thermoelementmesswerten bestimmt. Die Thermoelementpositionen sind gleichmäßig über die Länge der Testplatte verteilt, mindestens 1 Zoll (1,0 Zoll) von jedem Ende entfernt. Die Thermoelemente befinden sich zwischen der Wärmequelle und der Keilverriegelung, so nah wie möglich an der Keilverriegelung (normalerweise 0,100 – 0,200 Zoll von der Mitte des Thermoelementlochs bis zur Kante der Keilverriegelung).
- Kaltwandrahmenseite (TCWF) – Die Temperatur der Kaltwandrahmenseite wird durch Mittelung zweier Thermoelementmesswerte bestimmt. Die Thermoelementpositionen sind entlang der Länge der kalten Wand zentriert, mindestens einen Zoll (1,0") von jedem Ende entfernt. Die Thermoelemente befinden sich so nah wie möglich an der Schnittstelle zwischen Rahmen und kalter Wand (normalerweise 0,100 – 0,200 Zoll von der Mitte des Thermoelementlochs bis zur angegebenen Schnittstelle).
- Kaltwandkeilseite (TCWW) – Die Kaltwandkeilseitentemperatur wird durch Mittelung zweier Thermoelementmesswerte bestimmt. Die Thermoelementpositionen sind entlang der Länge der kalten Wand zentriert, mindestens einen Zoll (1,0") von jedem Ende entfernt. Das Thermoelement befindet sich so nah wie möglich an der Schnittstelle zwischen Keilschloss und kalter Wand (normalerweise 0,100 – 0,200 Zoll von der Mitte des Thermoelementlochs bis zur angegebenen Schnittstelle).
Um den Gesamtwiderstand des Systems zu berechnen, wird zunächst der Wärmewiderstand jedes Pfads separat berechnet. Der Gesamtwiderstand des Systems kann dann nach der gleichen Methode wie Parallelwiderstände in einem Stromkreis berechnet werden:
- Rahmenseitiger Wärmewiderstand (RF) – Der Wärmewiderstand von der Testplatte zur Rahmenseite der kalten Wand kann als Temperaturunterschied zwischen der Testplatte und der Rahmenseite der kalten Wand geteilt durch die Menge an Verlustleistung berechnet werden dieser Weg.
- Thermischer Widerstand auf der Keilseite (RW) – Der thermische Widerstand von der Testplatte zur Keilseite der kalten Wand kann als Temperaturdifferenz zwischen der Testplatte und der Keilseite der kalten Wand geteilt durch die Menge an Verlustleistung berechnet werden dieser Weg.
- Gesamter thermischer Widerstand (RT) – Der gesamte thermische Widerstand der beiden parallelen Pfade kann auf die gleiche Weise berechnet werden wie zwei parallele Widerstände in einer Schaltung.
Leistungsstufen
Klemmkrafttest
Abstrakt
Klemmkrafttests werden am WaveTherm SolidWedge sowie an anderen verschiedenen Keilschlössern durchgeführt, um die durch ein bestimmtes Eingangsdrehmoment erzeugte Ausgangskraft zu vergleichen. Die Keilschlösser werden auf ihren entsprechenden Montageplatten befestigt und die Montageplatte wird in die Spannkraftprüfanordnung eingesetzt. Wägezellen in der Baugruppe werden verwendet, um die Klemmkraft des Geräts bei einem bestimmten Drehmoment abzulesen. Es gibt eine spezielle Software, die mit dem verwendeten Datenlesegerät gekoppelt ist (OM-DAQ-USB-2401, Omega Data Acquisition Module), das die auf die Wägezellen der Prüfvorrichtung aufgebrachten Pfund zu Beginn des Tests grafisch darstellt.
Versuchsaufbau
Der Testaufbau erfordert eine Testplatte mit den richtigen Abmessungen, die der Größe des Testmusters und der Testhalterung entsprechen, wie unten gezeigt. In Kombination müssen der Prüfling und die Prüfplatte 0,525 Zoll groß sein. Die Breite der Prüfvorrichtung mit dem Standard-Lastübertragungsblock beträgt 0,600 Zoll. Die Klemmkraftprüfvorrichtung soll ein echtes Fahrwerk simulieren. Der Drehmomentschlüssel wird verwendet, um die reale Anwendung von a nachzuahmen SwarINKante, die innerhalb eines eingebetteten Systems angewendet wird. Jede Probe sollte einen Zyklus von 2–24, 26–49 und 51–99 Klemmkraftzyklen für insgesamt 96 Zyklen aufweisen. Die 1., 25., 50. und 100. Zyklen sind die thermischen Tests. Alle Daten für jeden Test werden in separaten Excel-Dateien gesammelt und dann in einer Gesamttabelle zusammengefasst.
Abbildung 3: Belastungsanalysevorrichtung