WEDGELOCK 열 및 클램핑력 수명 주기 테스트 방법론

각 SolidWedge는 4개의 열 테스트와 96개의 응력 분석(조임력) 테스트로 구성된 100회 주기 테스트에 따라 테스트됩니다. 다음은 WaveTherm이 이러한 테스트를 수행하는 방법으로 구성되어 있습니다. 

열 테스트 방법론

열 테스트는 테스트 플레이트와 차가운 벽에 대한 웨지 잠금의 접촉 표면에 걸친 총 열 저항을 결정하기 위해 수행됩니다. 

열 에너지가 두 표면의 접촉 영역을 가로질러 흐를 때 측정 가능한 온도 강하가 있습니다. 두 표면 사이의 온도 차이를 측정하고 테스트 플레이트에 삽입되는 열 에너지를 알면 접합부의 열 저항을 계산할 수 있습니다.


병렬 저항 이론
테스트 플레이트에서 열을 발산할 수 있는 세 가지 방법이 있습니다. 세 가지 중 테스트 플레이트와 웨지 잠금 시스템의 총 열 저항을 계산할 때 고려해야 할 두 개의 평행 경로가 있습니다.

• 차가운 벽으로의 전도는 테스트 플레이트에서 방열의 70%를 차지하는 것으로 가정합니다.
• 쐐기형 잠금 장치를 통한 차가운 벽으로의 전도는 테스트 플레이트에서 발생하는 열 손실의 30%를 차지하는 것으로 가정합니다.
• 테스트 플레이트의 대류 및 복사 손실은 설정 절차에 설명된 절연과 테스트 프로세스 동안 테스트 중인 장치 주위에 배치할 수 있는 공기 흐름 차폐로 인해 무시할 수 있는 것으로 간주됩니다.

술어

이 테스트 절차 전체에서 다음 용어가 사용됩니다.

• Wedgelock – 히트 프레임 또는 PCB를 차가운 벽에 고정하고 열 전달을 촉진하고 충격이나 진동으로 인한 변위를 방지하는 데 필요한 클램핑력을 제공하는 기계 장치
• 열 프레임 – PCB에 부착되는 금속판 또는 프레임으로 인쇄 회로 기판(이하 PCB)의 활성 구성 요소에서 열 에너지를 전도하도록 설계되었습니다.
• 테스트 플레이트 – 한쪽 가장자리에 쐐기 잠금 장치가 있는 대표적인 히트 프레임, 쐐기 잠금 장치에 인접한 열전대, PCB/히트 프레임 조합에 대한 활성 구성 요소의 영향을 시뮬레이션하기 위해 그 위에 장착된 저항.
• 콜드 월(Cold Wall) – 히트 프레임을 지원하기 위해 내부에 형성된 하나 이상의 카드 에지 채널이 있는 히트 싱크로, PCB/히트 프레임에서 생성된 열 부하를 분산시키기 위해 능동 냉각을 사용합니다.
• 테스트 설비 – 능동 냉각 기능이 있는 대표적인 냉벽, 일반적으로 핀이 있는 방열판 및 팬.
• 열전쌍 – 접점에서 온도를 결정하는 데 사용되는 서로 다른 한 쌍의 와이어입니다.
• 데이터 판독기 – 열전쌍에서 생성된 미세 전압을 온도 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환기.

장비 요구 사항

콜드 월
냉각 벽은 냉각 핀과 팬 조합이 테스트 중에 소산되도록 계획된 전력량을 효과적으로 냉각할 수 있도록 충분한 크기입니다. 테스트할 웨지락 시편(VITA 48, VITA 78 등)에 해당하는 적절한 사양으로 제조된 콜드 월에 슬롯 머신이 있습니다. 콜드 월 슬롯 접촉 표면의 표면 거칠기는 16µin(RMS) 이상입니다. 슬롯에 인접한 차가운 벽의 온도를 결정하기 위해 슬롯의 양쪽에 열전대가 있습니다. 콜드 월은 MIL-C-5541m 클래스 3에 따라 Clear Chromate로 도금되어 일반적인 섀시를 나타냅니다.

테스트 중인 열 프레임이 채널의 "바닥"과 접촉하여 열 에너지를 전달하기 위한 제3의 표면을 제공하는 것을 방지하기 위해 비열 전도성 플라스틱으로 만들어진 약 0.5인치 너비와 약 0.040인치 두께의 스페이서가 있습니다. ABS 또는 이와 유사한 것으로 콜드 월 슬롯의 베이스 또는 비접촉면에 배치됩니다. 이 스페이서는 테스트 플레이트가 제자리에 고정된 후 제거됩니다.

그림 1: 열 분석을 위한 Cold Wall
테스트 플레이트
테스트 플레이트는 테스트할 쐐기 잠금 장치를 수용할 수 있을 만큼 충분히 길며, 사용할 저항 요소를 수용할 수 있는 너비는 약 2.50인치입니다. 웨지 잠금 장치 장착 모서리의 두께는 웨지 잠금 높이와 콜드 월 슬롯에 의해 결정됩니다.

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

다음은 0.025"의 공칭 확장이 있는 0.225" 높이의 웨지락이 있는 표준 VITA 48 콜드 월을 사용한 계산 예입니다.

𝑇𝑒𝑠𝑡 𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒 𝑇ℎ𝑖𝑐𝑘𝑛𝑒𝑠𝑠 = 0.525 − 0.225 − 0.225 − 0.275

냉각 벽과 테스트 플레이트의 재료는 쐐기 잠금 장치와 접촉하는 영역과 테스트 플레이트와 냉각 벽 사이의 표면 마감이 16 µin(RMS)으로 지정된 6061-T6 알루미늄입니다.
그림 2: 열 분석을 위한 테스트 플레이트
온도 측정
총 열 저항을 계산하는 데 필요한 세 가지 온도가 있습니다.
  • 테스트 플레이트(TP) - 테스트 플레이트 온도는 4개의 열전대 판독값을 평균화하여 결정됩니다. 열전쌍 위치는 테스트 플레이트의 길이를 따라 양쪽 끝에서 최소 1인치(1.0인치) 떨어진 곳에 균등하게 배치됩니다. 열전쌍은 열원과 웨지 잠금 장치 사이에 가능한 한 웨지 잠금 장치에 가깝게 위치합니다(일반적으로 열전대 구멍 중심에서 웨지 잠금 장치 가장자리까지 0.100인치 – 0.200인치).

    • TCWF(콜드 월 프레임 측) - 콜드 월 프레임 측 온도는 2개의 열전대 판독값을 평균화하여 결정됩니다. 열전쌍 위치는 양쪽 끝에서 최소 1인치(1.0인치) 떨어진 차가운 벽의 길이를 따라 중앙에 배치됩니다. 열전쌍은 가능한 한 프레임 콜드 벽 인터페이스에 가깝습니다(일반적으로 열전쌍 구멍 중심에서 지정된 인터페이스까지 0.100” – 0.200”).

    • TCWW(Cold Wall Wedge Side) - 차가운 벽 쐐기 측 온도는 두 개의 열전대 판독값을 평균화하여 결정됩니다. 열전쌍 위치는 양쪽 끝에서 최소 1인치(1.0인치) 떨어진 차가운 벽의 길이를 따라 중앙에 배치됩니다. 열전쌍은 가능한 한 웨지 잠금-냉각 벽 인터페이스에 가깝습니다(일반적으로 열전쌍 구멍 중심에서 지정된 인터페이스까지 0.100” – 0.200”).
    계산

    시스템의 총 저항을 계산하기 위해 먼저 각 경로의 열 저항을 별도로 계산합니다. 그런 다음 시스템의 총 저항은 전기 회로의 병렬 저항과 동일한 방법을 사용하여 계산할 수 있습니다.

    • 프레임 측 열 저항(RF) - 테스트 플레이트에서 냉각 벽의 프레임 측면까지의 열 저항은 테스트 플레이트와 냉각 벽 프레임 측면 사이의 온도 차이를 통해 소산되는 전력량으로 나눈 값으로 계산할 수 있습니다. 그 길.

    •  쐐기 측 열 저항(RW) - 테스트 플레이트에서 냉각 벽의 쐐기 측면까지의 열 저항은 테스트 플레이트와 냉각 벽 쐐기 측면 사이의 온도 차이를 통해 소산되는 전력량으로 나눈 값으로 계산할 수 있습니다. 그 길. 


    • 총 열 저항(RT) - 두 병렬 경로의 총 열 저항은 회로의 두 병렬 저항과 동일한 방식으로 계산할 수 있습니다.
              이 계산 결과는 °C/W 단위입니다. 

    초기 온도
    시스템 전원은 방열판 냉각 팬 또는 기타 냉각 장치와 데이터 수집 시스템에 전원을 공급합니다. 모든 채널은 테스트를 초기화하기 전에 실온으로 안정화됩니다. 채널은 콜드 월의 4개 판독값의 수치 평균이 테스트 플레이트의 4개 판독값의 수치 평균의 0.2°C 이내가 되도록 조정됩니다. 참고: 모든 판독값은 동일한 알려진 시작 값에서 가져오고 차동 온도만 테스트 결과 계산에 사용되므로 정확한 절대 온도는 필요하지 않습니다. 

    전력 수준
    테스트 데이터는 20와트 간격으로 20와트 간격으로 최대 100와트까지 수집됩니다. 각 전원 레벨에 대해 전원 공급 장치는 테스트 플레이트에 원하는 와트를 제공하도록 조정됩니다. 모든 열전대 판독값이 안정화되면 테스트 플레이트와 냉벽 열전대 판독값이 서식이 지정된 Excel 파일에 기록됩니다. 안정성은 5분 동안 1°C 이상의 온도 변화가 없는 것으로 정의됩니다.

    클램핑력 테스트

    추상적 인

    고정력 테스트는 WaveTherm SolidWedge 및 기타 다양한 wedgelock에서 수행되어 주어진 입력 토크에 의해 생성된 출력력을 비교합니다. wedgelocks는 해당 장착 플레이트에 고정되고 장착 플레이트는 클램핑력 테스트 어셈블리에 삽입됩니다. 어셈블리의 로드 셀은 지정된 토크에서 장치의 클램핑력을 읽는 데 사용됩니다. 테스트가 시작될 때 테스트 픽스처의 로드 셀에 적용된 파운드를 그래프로 표시하는 데이터 리더(OM-DAQ-USB-2401, Omega Data Acquisition Module)와 쌍을 이루는 특정 소프트웨어가 있습니다.

     테스트 설정

    테스트 설정에는 아래와 같이 테스트 시편 및 테스트 고정물의 크기와 상관관계가 있는 올바른 치수를 가진 테스트 플레이트가 필요합니다. 시험편과 시험판을 합쳤을 때 0.525”가 되어야 합니다. 표준 하중 전달 블록이 있는 테스트 고정 장치의 너비는 0.600”입니다. 형체력 테스트 픽스처는 실제 섀시를 시뮬레이션하기 위한 것입니다. 토크 렌치는 실제 적용을 모방하는 데 사용됩니다. 에스~이었다입력임베디드 시스템 내에 적용된 에지. 각 시편은 총 96주기 동안 2-24, 26-49 및 51-99 형체력 주기의 주기를 가져야 합니다. 첫 번째, 25번째, 50번째 및 100번째 사이클은 열 테스트입니다. 각 테스트에 대한 모든 데이터는 별도의 Excel 파일에 수집된 다음 하나의 전체 스프레드시트로 통합됩니다. 

    그림 3: 응력 해석 고정구