ウェッジロックサーマル＆クランプフォースライフサイクルテスト方法

各SolidWedgeは、4つの熱テストと96の応力解析（クランプ力）テストで構成される100サイクルテストでテストされます。以下は、WaveThermがこれらのテストを実施する方法で構成されています。

熱試験方法

熱試験は、テストプレートとコールドウォールへのウェッジロックの接触面全体の総熱抵抗を決定するために行われます。

熱エネルギーが2つの表面の接触領域を横切って流れるとき、測定可能な温度低下があります。 2つの表面間の温度差を測定し、テストプレートに挿入されている熱エネルギーを知ることにより、接合部の熱抵抗の計算を計算できます。

並列抵抗理論
テストプレートからの熱を放散する方法は3つあります。 3つのうち、テストプレートとウェッジロックシステムの合計熱抵抗を計算する際に考慮すべき2つの並列パスがあります。

•コールドウォールへの伝導は、テストプレートからの熱放散の70％を占めると想定されています。

•ウェッジロックからコールドウォールへの伝導は、テストプレートからの熱放散の30％を占めると想定されています。

•テストプレートからの対流損失と放射損失は、セットアップ手順で説明されている絶縁と、テストプロセス中にテスト対象のユニットの周囲に配置できる気流シールドにより、無視できると想定されます。

用語

このテスト手順では、次の用語が使用されます。

•ウェッジロック–ヒートフレームまたはPCBを冷たい壁に固定し、熱伝達を促進し、衝撃や振動による変位に抵抗するために必要なクランプ力を提供する機械装置

•ヒートフレーム– PCBに取り付けられ、プリント回路基板（以下、PCB）上のアクティブコンポーネントから熱エネルギーを伝導するように設計された金属プレートまたはフレーム。

•テストプレート–片方の端にウェッジロック、ウェッジロックに隣接する熱電対、およびPCB /ヒートフレームの組み合わせに対するアクティブコンポーネントの影響をシミュレートするために取り付けられた抵抗を備えた代表的なヒートフレーム。

•コールドウォール–ヒートフレームをサポートするために1つまたは複数のカードエッジチャネルが形成されたヒートシンク。アクティブ冷却を使用して、PCB /ヒートフレームによって生成された熱負荷を放散します。

•テストフィクスチャ–アクティブな冷却機能を備えた代表的なコールドウォールで、通常はフィン付きヒートシンクとファンです。

•熱電対–接触点の温度を決定するために使用される1対の異なるワイヤー。

•データリーダー–熱電対によって生成されたマイクロ電圧を温度値に変換するアナログ-デジタルコンバーター。

機器の要件

コールドウォール

コールドウォールは、冷却フィンとファンの組み合わせで、テスト中に消費される予定のワット数を効果的に冷却できる十分なサイズです。テストするウェッジロック試験片（VITA 48、VITA 78など）に対応する適切な仕様で製造された、コールドウォールに機械加工されたスロットがあります。コールドウォールスロットの接触面の表面粗さは16µin（RMS）以上です。スロットに隣接するコールドウォールの温度を測定するために、スロットの両側に熱電対が配置されています。コールドウォールは、典型的なシャーシを表すために、MIL-C-5541mクラス3に従ってメッキされたクリアクロメートです。

テスト対象のヒートフレームがチャネルの「底」に接触して熱エネルギーを伝達するための第3の表面を提供するのを防ぐために、非熱伝導性プラスチック製の幅約0.5インチ、厚さ約0.040インチのスペーサーがあります。 ABSなど、コールドウォールスロットのベース側または非接触側に配置されます。このスペーサーは、テストプレートが所定の位置にロックされた後に取り外されます。

図1：熱分析用のコールドウォール

テストプレート

テストプレートは、テストするウェッジロックを収容するのに十分な長さであり、使用する抵抗要素を収容するのに約2.50インチの幅です。ウェッジロック取り付けエッジの厚さは、ウェッジロックの高さとコールドウォールスロットによって決まります。

𝑇𝑒𝑠𝑡の𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒𝑇ℎ𝑖𝑐𝑘𝑛𝑒𝑠𝑠=𝐶𝑜𝑙𝑑𝑊𝑎𝑙𝑙の𝑆𝑙𝑜𝑡の𝐻𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 - 𝑊𝑒𝑑𝑔𝑒𝑙𝑜𝑐𝑘の𝐻𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 - 𝑊𝑒𝑑𝑔𝑒𝑙𝑜𝑐𝑘𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛

これは、公称膨張が0.025インチの高さ0.225インチのウェッジロックを備えた標準のVITA48コールドウォールを使用した計算例です。

𝑇𝑒𝑠𝑡𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒𝑇ℎ𝑖𝑐𝑘𝑛𝑒𝑠𝑠= 0.525 − 0.225 − 0.025 =0.275𝑖𝑛

コールドウォールとテストプレートの両方の材料は6061-T6アルミニウムで、ウェッジロックとの接触領域およびテストプレートとコールドウォールの間の表面仕上げは16 µin（RMS）と指定されています。

図2：熱分析用のテストプレート

温度測定

総熱抵抗を計算するには、次の3つの温度が必要です。

テストプレート（TP）-テストプレートの温度は、4つの熱電対の読み取り値を平均することによって決定されます。熱電対の位置は、テストプレートの長さに沿って等間隔に配置され、両端から少なくとも1インチ（1.0インチ）離れています。熱電対は、熱電対とウェッジロックの間に、ウェッジロックのできるだけ近くに配置されます（通常、熱電対の穴の中心からウェッジロックの端まで0.100インチから0.200インチ）。

コールドウォールフレーム側（TCWF）-コールドウォールフレーム側の温度は、2つの熱電対の読み取り値を平均することによって決定されます。熱電対の位置は、コールドウォールの長さに沿って中央に配置され、両端から少なくとも1インチ（1.0インチ）の位置にあります。熱電対は、フレームとコールドウォールのインターフェースに可能な限り近づけます（通常、熱電対の穴の中心から指定されたインターフェースまで0.100インチから0.200インチ）。

コールドウォールウェッジサイド（TCWW）-コールドウォールウェッジサイドの温度は、2つの熱電対の読み取り値を平均することによって決定されます。熱電対の位置は、コールドウォールの長さに沿って中央に配置され、両端から少なくとも1インチ（1.0インチ）の位置にあります。熱電対は、ウェッジロック-コールドウォールインターフェースに可能な限り近づけます（通常、熱電対の穴の中心から指定されたインターフェースまで0.100インチから0.200インチ）。

計算

システムの総抵抗を計算するには、最初に各パスの熱抵抗を個別に計算します。次に、システムの総抵抗は、電気回路の並列抵抗と同じ方法を使用して計算できます。

フレーム側の熱抵抗（RF）-テストプレートからコールドウォールのフレーム側までの熱抵抗は、テストプレートとコールドウォールフレーム側の温度差を消費電力量で割って計算できます。そのパス。

ウェッジ側熱抵抗（RW）-テストプレートからコールドウォールのウェッジ側までの熱抵抗は、テストプレートとコールドウォールウェッジ側の温度差を消費電力量で割って計算できます。その道。

総熱抵抗（RT）-2つの並列パスの合計熱抵抗は、回路内の2つの並列抵抗と同じ方法で計算できます。

この計算の結果は、°C / Wの単位になります。

初期温度

システムの電源は、ヒートシンクの冷却ファンまたはファン、またはその他の冷却装置、およびデータ取得システムに電力を供給します。テストを初期化する前に、すべてのチャネルが室温に安定します。チャネルは、コールドウォールの4つの読み取り値の数値平均がテストプレートの4つの読み取り値の数値平均の0.2°C以内になるように調整されます。注：すべての読み取り値は同じ既知の開始値から取得され、テスト結果の計算には温度差のみが使用されるため、正確な絶対温度は必要ありません。

電力レベル

テストデータは、20ワットの間隔で取得され、最大100ワットは20ワットの間隔で取得されます。各電力レベルで、電源装置はテストプレートに必要なワット数を提供するように調整されます。すべての熱電対の読み取り値が安定すると、テストプレートとコールドウォールの熱電対の読み取り値がフォーマットされたExcelファイルに記録されます。安定性とは、5分間にわたって1°Cを超える温度変化がないことと定義されています。

型締力試験

概要

クランプ力のテストは、WaveTherm SolidWedgeやその他のさまざまなウェッジロックで実行され、特定の入力トルクによって生成される出力力を比較します。ウェッジロックは対応する取り付けプレートに固定され、取り付けプレートはクランプ力テストアセンブリに挿入されます。アセンブリ内のロードセルは、指定されたトルクでのデバイスのクランプ力を読み取るために使用されます。テストが開始されるときにテストフィクスチャのロードセルに適用されるポンドをグラフ化する、データリーダーが利用する特定のソフトウェア（OM-DAQ-USB-2401、Omegaデータ取得モジュール）があります。

テスト設定

テストセットアップには、以下に示すように、テスト標本のサイズとテストフィクスチャに相関する正しい寸法のテストプレートが必要です。試験片と試験板を組み合わせる場合、.525インチである必要があります。標準の荷重伝達ブロックを備えたテストフィクスチャの幅は.600インチです。クランプ力テストフィクスチャは、実際のシャーシをシミュレートすることを目的としています。トルクレンチは、実際のアプリケーションを模倣するために使用されます Sそうだったの組み込みシステム内で適用されるエッジ。各試験片には、2〜24、26〜49、および51〜99のクランプ力サイクルの合計96サイクルが必要です。 1回目、25回目、50回目、100回目のサイクルが熱試験です。各テストのすべてのデータは、個別のExcelファイルに収集され、1つの全体的なスプレッドシートに統合されます。

図3：応力解析フィクスチャ