WEDGELOCKIN LÄMPÖ- JA PURISTUSVOIMA ELINKAARITESTAUSMENETELMÄ

Jokainen SolidWedge testataan 100 syklin testissä, joka koostuu neljästä lämpötestistä ja 96 jännitysanalyysistä (kiristysvoima) testistä. Alla on kerrottu, kuinka WaveTherm suorittaa nämä testit. 

Thermal Test Methodology

Lämpötestauksella määritetään kokonaislämpövastus testilevyn ja kylmään seinään kiilalukon kosketuspintojen poikki. 

Mitattavissa oleva lämpötilan lasku tapahtuu, kun lämpöenergiaa virtaa kahden pinnan kosketuspinnan poikki. Mittaamalla kahden pinnan välinen lämpötilaero ja tuntemalla testilevyyn syötettävä lämpöenergia voidaan laskea liitoksen lämpövastus.


Rinnakkaisresistanssiteoria
Testilevyltä tuleva lämpö voidaan haihduttaa kolmella tavalla. Näistä kolmesta on kaksi rinnakkaista reittiä, jotka on otettava huomioon laskettaessa testilevyn ja kiilalukitusjärjestelmän kokonaislämpövastusta:

• Johdon kylmäseinään oletetaan vastaavan 70 % testilevyn lämmönpoistosta.
• Kiilalukon kautta kylmäseinään kulkevan johtumisen oletetaan vastaavan 30 % testilevyn lämmönpoistosta.
• Testilevyn konvektiivisten ja säteilyhäviöiden oletetaan olevan merkityksettömiä johtuen asennusmenettelyssä kuvatusta eristyksestä ja ilmavirran suojauksesta, joka voidaan sijoittaa testattavan yksikön ympärille testausprosessin aikana.

Terminologia

Seuraavia termejä käytetään tässä testimenettelyssä:

• Wedgelock – Mekaaninen laite, joka lukitsee lämpökehyksen tai piirilevyn kylmään seinään ja tarjoaa tarvittavan puristusvoiman lämmönsiirron helpottamiseksi ja iskun tai tärinän aiheuttaman siirtymisen estämiseksi.
• Lämpökehys – Metallilevy tai -kehys, joka kiinnittyy piirilevyyn ja on suunniteltu johtamaan lämpöenergiaa painetun piirilevyn (jäljempänä PCB) aktiivisista komponenteista.
• Testilevy – Edustava lämpökehys, jossa on kiilalukitus toisessa reunassa, termoparit kiilalukon vieressä ja vastukset, jotka on asennettu siihen simuloimaan aktiivisten komponenttien vaikutusta piirilevyn/lämpökehyksen yhdistelmään.
• Kylmäseinä – Jäähdytyselementti, johon on muodostettu yksi tai useampi kortin reunakanava tukemaan lämpökehystä ja joka käyttää aktiivista jäähdytystä hajottaakseen piirilevyn/lämpökehyksen synnyttämän lämpökuorman.
• Test Fixture – Edustava kylmäseinä, jossa on aktiivinen jäähdytys, tyypillisesti ripalliset jäähdytyslevyt ja tuulettimet.
• Lämpöpari – Pari erilaisia johtoja, joita käytetään lämpötilan määrittämiseen sen kosketuspisteessä.
• Data Reader – Analogi-digitaalimuunnin, joka muuntaa termoparin synnyttämät mikrojännitteet lämpötila-arvoiksi.

Varustusvaatimukset

Kylmä seinä
Kylmäseinä on riittävän kokoinen, jotta jäähdytysrivat ja tuuletinyhdistelmä jäähdyttävät tehokkaasti tehoa, joka on suunniteltu hävitettäväksi testauksen aikana. Kylmäseinään on koneistettu ura, joka on valmistettu testattavaa kiilalukkonäytettä (VITA 48, VITA 78 jne.) vastaavan asianmukaisten eritelmien mukaan. Kylmän seinän raon kosketuspintojen pinnan karheus on 16 µin (RMS) tai parempi. Raon molemmille puolille on sijoitettu termoparit, jotka määrittävät raon vieressä olevan kylmäseinän lämpötilan. Kylmäseinä on pinnoitettu kirkkaalla kromaatilla MIL-C-5541m luokan 3 mukaan edustamaan tyypillistä alustaa.

Jotta testattava lämpökehys ei joutuisi kosketuksiin kanavan "pohjan" kanssa ja muodostaisi siten kolmannen pinnan lämpöenergian siirtämiseksi, on olemassa noin 0,5 tuumaa leveä ja noin 0,040 tuumaa paksu välike, joka on valmistettu lämpöä johtamattomasta muovista. kuten ABS tai vastaava, ja sijoitetaan kylmäseinäraon pohjalle tai kosketuksettomaan puolelle. Tämä välike poistetaan, kun testilevy on lukittu paikalleen.

Kuva 1: Kylmä seinä lämpöanalyysiä varten
Testilevy
Testilevy on riittävän pitkä, jotta siihen mahtuu testattava kiilalukko, ja noin 2,50" leveä käytettävien vastuselementtien asentamiseksi. Kiilalukon asennusreunan paksuus määräytyy kiilakorkeuden ja kylmäseinän raon mukaan:

𝑇𝑒𝑠𝑡 𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒 𝑇ℎ𝑖𝑐𝑘𝑛𝑒𝑠𝑠 = 𝐶𝑜𝑙𝑑 𝑊𝑎𝑙𝑙 𝑆𝑙𝑜𝑡 𝐻𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 - 𝑊𝑒𝑑𝑔𝑒𝑙𝑜𝑐𝑘 𝐻𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 - 𝑊𝑒𝑑𝑔𝑒𝑙𝑜𝑐𝑘 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛

Tässä on esimerkkilaskelma käyttämällä standardia VITA 48 kylmäseinä 0,225" korkealla kiilalukolla, jonka nimellislaajeneminen on 0,025":

𝑇𝑒𝑡

Sekä kylmäseinän että testilevyjen materiaali on 6061-T6-alumiinia, jonka pinnan viimeistely on 16 µin (RMS) kiilalukon kosketusalueilla sekä testilevyn ja kylmäseinän välissä.
Kuva 2: Testilevy lämpöanalyysiä varten
Lämpötilan mittaus
Kokonaislämpövastuksen laskemiseen tarvitaan kolme lämpötilaa:
  • Testilevy (TP) – Testilevyn lämpötila määritetään laskemalla neljän termoparin lukeman keskiarvo. Termoparien sijainnit ovat tasaisin välein testilevyn pituudella, vähintään tuuman (1,0 tuuman) päässä kummastakin päästä. Termoparit sijoitetaan lämmönlähteen ja kiilalukon väliin mahdollisimman lähelle kiilalukkoa (yleensä 0,100” – 0,200” lämpöparin reiän keskustasta kiilalukon reunaan).

    • Kylmäseinän rungon puoli (TCWF) – Kylmän seinäkehyksen puolen lämpötila määritetään laskemalla kahden termoparin lukeman keskiarvo. Termoparien sijainnit ovat keskellä kylmäseinän pituutta, vähintään tuuman (1,0 tuuman) päässä kummastakin päästä. Termoparit ovat mahdollisimman lähellä runko-kylmäseinärajapintaa (yleensä 0,100" – 0,200" lämpöparin reiän keskustasta määritettyyn rajapintaan).

    • Kylmäseinän kiilan puoli (TCWW) – Kylmän seinän kiilan puolen lämpötila määritetään laskemalla kahden termoparin lukeman keskiarvo. Termoparien sijainnit ovat keskellä kylmäseinän pituutta, vähintään tuuman (1,0 tuuman) päässä kummastakin päästä. Termoparit ovat mahdollisimman lähellä kiilalukitus-kylmäseinäliitäntää (yleensä 0,100" – 0,200" lämpöparin reiän keskustasta määritettyyn rajapintaan).
    Laskeminen

    Järjestelmän kokonaisresistanssin laskemiseksi kunkin polun lämpöresistanssi lasketaan ensin erikseen. Järjestelmän kokonaisresistanssi voidaan sitten laskea samalla menetelmällä kuin sähköpiirin rinnakkaisvastukset:

    • Rungon puoleinen lämpövastus (RF) - Lämpövastus testilevystä kylmäseinän rungon puolelle voidaan laskea testilevyn ja kylmäseinän rungon puolen lämpötilaerona jaettuna läpimenevän tehon määrällä. tuo polku.

    •  Kiilapuolen lämpövastus (RW) - Lämpövastus testilevystä kylmäseinän kiilan puolelle voidaan laskea testilevyn ja kylmän seinän kiilan puolen lämpötilaerona jaettuna läpimenevän tehon määrällä. tuo polku. 


    • Kokonaislämpövastus (RT) - Kahden rinnakkaisen polun kokonaislämpövastus voidaan laskea samalla tavalla kuin kaksi rinnakkaista vastusta piirissä.
              Tämä laskelma johtaa yksiköihin °C/W. 

    Alkulämpötilat
    Järjestelmän virta kytkee jäähdytyslevyn jäähdytystuulettimen tai puhaltimiin tai muihin jäähdytyslaitteisiin ja tiedonkeruujärjestelmään. Kaikki kanavat stabiloituvat huoneenlämpötilaan ennen testauksen aloittamista. Kanavat säädetään siten, että kylmäseinän neljän lukeman numeerinen keskiarvo on 0,2 °C:n sisällä testilevyn neljän lukeman numeerisesta keskiarvosta. Huomautus: tarkkaa absoluuttista lämpötilaa ei vaadita, koska kaikki lukemat otetaan samasta tunnetusta aloitusarvosta ja vain lämpötilaeroa käytetään testitulosten laskennassa. 

    Tehotasot
    Testitiedot kerätään 20 watin välein, 100 wattiin asti 20 watin välein. Kullekin tehotasolle virtalähde säädetään antamaan haluttu teho testilevyssä. Kaikki lämpöparien lukemat vakiintuvat, minkä jälkeen testilevyn ja kylmäseinämän lämpöparin lukemat tallennetaan muotoiltuun Excel-tiedostoon. Stabiilisuus määritellään siten, että lämpötila ei muutu yli 1 °C viiden minuutin aikana.

    Puristusvoiman testi

    Abstrakti

    Puristusvoiman testaus suoritetaan WaveTherm SolidWedgelle sekä muille erilaisille kiilolukkoille, jotta voidaan verrata tietyn syöttömomentin tuottamaa lähtövoimaa. Kiilolukot kiinnitetään niitä vastaaviin asennuslevyihin ja asennuslevy työnnetään puristusvoiman testauskokoonpanoon. Kokoonpanon punnituskennoja käytetään laitteen puristusvoiman lukemiseen tietyllä vääntömomentilla. On olemassa erityinen ohjelmisto, joka muodostaa pariliitoksen tiedonlukijan kanssa (OM-DAQ-USB-2401, Omega Data Acquisition Module), joka piirtää testilaitteen punnituskennoihin kohdistuvat punnit testin alkaessa.

     Testaa asetukset

    Testijärjestely vaatii testilevyn, jonka mitat vastaavat testinäytteen kokoa ja testikiinnitystä, kuten alla näkyy. Yhdistettynä testinäytteen ja testilevyn on oltava 0,525”. Testaustelineen leveys vakiokuormansiirtolohkolla on .600”. Puristusvoiman testausteline on tarkoitettu simuloimaan todellista alustaa. Momenttiavainta käytetään jäljittelemään a SolivatSISÄÄNsulautetun järjestelmän sisällä. Jokaisella näytteellä tulee olla 2-24, 26-49 ja 51-99 puristusvoimasykliä, yhteensä 96 sykliä. 1., 25., 50. ja 100. sykli ovat lämpötestejä. Kaikki tiedot jokaisesta testistä kerätään erillisiin Excel-tiedostoihin ja yhdistetään sitten yhdeksi yleiseksi laskentataulukoksi. 

    Kuva 3: Stressianalyysilaite