IEC 60068-2-13:2021
Экологические испытания. Часть 2-13. Испытания. Испытание M. Низкое давление воздуха.

Стандартный №

IEC 60068-2-13:2021

Дата публикации

2021

Разместил

International Electrotechnical Commission (IEC)

Последняя версия

IEC 60068-2-13:2021

заменить на

IEC 60068-2-13:1983 IEC 104/889/FDIS:2020

сфера применения

Обзор и история пересмотра стандарта IEC 60068-2-13

Стандарт Международной электротехнической комиссии (IEC) IEC 60068-2-13:2021 является важным компонентом серии стандартов по экологическим испытаниям, в частности, ориентированным на испытания при низком давлении воздуха (испытание M: низкое давление воздуха). Пятое издание этого стандарта было выпущено в марте 2021 года, заменив четвертое издание 1983 года, что ознаменовало собой значительное обновление технических спецификаций испытаний при низком давлении воздуха. Этот пересмотр является не только всесторонней технической переработкой 38-летнего стандарта, но и упреждающим ответом на требования к надежности современных электронных изделий в условиях экстремального давления воздуха.

Основной движущей силой пересмотра стандарта являются аэрокосмические технологии, применение электронного оборудования в высокогорных районах и глобальные потребности в развертывании портативных электронных изделий.

В связи с широким распространением таких продуктов, как дроны, оборудование спутниковой связи и базовые станции в высокогорных районах, к стабильности работы оборудования в условиях низкого атмосферного давления предъявляются более высокие требования.

Технические изменения в новом стандарте в основном отражены в трех аспектах: во-первых, он сохраняет техническую согласованность с недавно пересмотренными стандартами серии IEC 60068-2; во-вторых, он приводит уровни жесткости испытаний в соответствие со стандартами IEC 60721-2-3 и серией стандартов IEC 60721-3; и, наконец, он добавляет приложение с рекомендациями по выбору продолжительности воздействия.

---

Область применения и цели испытаний

Согласно главе 1 стандарта, IEC 60068-2-13 применяется к испытаниям образцов, которые могут подвергаться воздействию низкого давления во время транспортировки, хранения или использования. Его основная цель — определить способность компонентов, оборудования или других изделий использоваться, транспортироваться или храниться в условиях низкого давления. Следует отметить, что если изделие должно выдерживать одновременное воздействие высоких температур или низких температур и низкого давления, испытания в комбинированных условиях должны проводиться в соответствии со стандартом IEC 60068-2-39. Этот стандарт имеет широкий спектр применения: от электронного оборудования в высокогорных районах на высоте более 5000 метров до грузовых отсеков гражданских самолетов (крейсерская высота приблизительно 10000-12000 метров) и даже спутников и космических аппаратов (где давление воздуха на околоземной орбите близко к вакууму). Различные сценарии применения соответствуют различным уровням жесткости атмосферного давления, и стандарт обеспечивает единую техническую основу для этих применений посредством систематического метода испытаний. В качестве примера рассмотрим фотоэлектрические инверторы в высокогорных районах: оборудование, установленное на высоте 4500 метров, должно выдерживать атмосферное давление приблизительно 58 кПа, что значительно ниже 101,3 кПа на уровне моря. Низкое давление воздуха влияет на теплоотвод, прочность изоляции и механическую герметичность оборудования. Испытания в соответствии со стандартом IEC 60068-2-13 позволяют проверить долговременную эксплуатационную надежность инвертора при низком давлении воздуха, избегая таких отказов, как дуговой разряд и плохое теплоотведение, вызванные пониженным давлением воздуха.

---

Выбор и соответствие уровней жесткости испытаний

В главе 5.1 стандарта подробно описаны принципы выбора уровней жесткости испытаний, при этом давление воздуха и продолжительность воздействия являются двумя основными параметрами.

Атмосферное давление следует выбирать в первую очередь из Таблицы 1 стандарта, которая устанавливает соответствие между атмосферным давлением и высотой.

Аэродинамическое давление (кПа)	Приблизительная высота (метры)	Типичные сценарии применения	Значение испытания
84	1500	Высотный город и горная базовая станция	Проверка пригодности для средних высот
75	2500	Оборудование в высокогорных туристических районах	Проверка теплоотвода и теплоизоляционных характеристик
70	3000	Высотное военное оборудование	Оценка надежности механических уплотнений
54	5000	Научное исследовательское оборудование для экстремально высоких высот	Проверка устойчивости к экстремальным условиям окружающей среды
26	10500	Грузовой отсек гражданского самолета	Проверка безопасности воздушных перевозок
12	15,000	Отсек для оборудования военных самолетов	Оценка пригодности к боевым действиям на больших высотах
5.5	20,000	Спутниковое оборудование, космический аппарат	Испытания характеристик в условиях, близких к вакууму

Стоит отметить, что 84 кПа соответствует высоте 1500 метров, что является нижним пределом стандартных атмосферных условий испытаний (согласно IEC 60068-1, стандартные атмосферные условия составляют 86-106 кПа, что соответствует высоте 0-1000 метров). При испытательном давлении 84 кПа допустимый допуск составляет ±2 кПа, а для других уровней давления — ±5% или ±0,1 кПа (в зависимости от того, какое значение больше).

---

Рекомендации по выбору продолжительности испытаний

Раздел 5.1.3 и Приложение А стандарта содержат подробные рекомендации по выбору продолжительности испытаний. Выбор продолжительности должен основываться на всестороннем рассмотрении цели испытания, типа изделия и ожидаемого режима отказа.

Стандарт рекомендует пять стандартных вариантов продолжительности и уточняет применимые сценарии для каждого из них.

Продолжительность	Основное применение	Цель испытания	Типичный тип продукта
5 минут	Функциональная проверка	Быстрая проверка основных функций компонентов под низким давлением	Электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и интегральные схемы
30 минут	Проверка на уровне устройства	Проверка эксплуатационной стабильности всего оборудования под низким давлением	Коммуникационное оборудование, силовые модули, контроллеры
2 часа	Тест на стабильность	Полная проверка, включая проверку стабильности и функциональные тесты	Термочувствительное оборудование, прецизионные приборы
4 часа	Усиленная проверка	Включает время стабилизации, функциональное тестирование и усиленную проверку	Аэрокосмическая электроника, медицинские приборы
16 часов	Тестирование долговременного воздействия	Оценка долговременных эффектов и медленных отказов с течением времени	Уплотнительные устройства, газонаполненное оборудование, мягкие материалы продукты

Выбор 16-часовой продолжительности особенно подходит для продуктов, которые могут испытывать зависящие от времени эффекты, такие как медленное расширение материала или утечка газа через уплотнение. Например, резиновые уплотнения могут медленно деформироваться под низким давлением, что приводит к нарушению герметичности; для проявления этих видов отказов требуется более длительное время испытаний.

---

Требования к испытательному оборудованию и его реализации

В главе 4.2 стандарта изложены четкие требования к испытательному оборудованию. Испытательная камера должна поддерживать условия давления воздуха, указанные в главе 5, при этом необходимо избегать загрязнения воздуха внутри испытательной камеры вспомогательным оборудованием и устройствами.

При испытании образцов, рассеивающих тепло, в соответствующих спецификациях могут быть указаны дополнительные требования к испытательной камере, например, к испытанию Bd или Be согласно IEC 60068-2-2.

Ключевые контрольные точки в процессе проведения испытаний включают:

1. Контроль скорости изменения давления воздуха: В соответствующих спецификациях скорость изменения давления воздуха может быть ограничена до 15 кПа/мин во избежание повреждения образца ударным воздействием, вызванным быстрым снижением давления.
2. Контроль температуры: В начале испытания и на протяжении всего процесса температура испытательной камеры должна находиться в пределах стандартных атмосферных условий испытания, указанных в IEC 60068-1.

3. Состояние образца: Образцы должны быть помещены в испытательную камеру в ориентации, конфигурации и рабочем состоянии, указанных в соответствующих спецификациях.
4. Промежуточные измерения: В ходе испытания должны быть выполнены промежуточные измерения в соответствии с требованиями соответствующих спецификаций.

Соображения по выбору испытательного оборудования

При выборе камеры низкого давления, помимо соответствия основным требованиям к характеристикам, указанным в стандарте, следует также учитывать следующие факторы: объем испытательной камеры должен быть достаточным для размещения образца и обеспечения равномерного давления воздуха; вакуумная система должна быстро достигать целевого давления воздуха и поддерживать его стабильность; для испытаний образцов на теплоотвод испытательная камера должна быть оборудована соответствующим устройством контроля температуры; герметичность испытательной камеры напрямую влияет на точность результатов испытаний, и необходимо регулярно проводить проверку на герметичность.

---

Процедуры испытаний и требования к измерениям

В главе 5 стандарта описана полная процедура испытаний, включающая пять этапов: предварительная обработка, первоначальное измерение, проверка состояния, восстановление и окончательное измерение. Каждый этап имеет четкие технические требования, формируя полную систему процесса испытаний при низком давлении.

Предварительная обработка и первоначальное измерение

Предварительная обработка должна проводиться в соответствии с соответствующими спецификациями. На этапе первоначального измерения образец должен пройти визуальный осмотр, а также электрические и механические проверки в соответствии с соответствующими спецификациями. Результаты этих измерений будут служить базовыми данными для последующих испытаний.

Проведение испытаний условий

Испытания условий являются основным этапом испытания и требуют строгого контроля следующих параметров: значения давления воздуха и его допустимого отклонения, температурных условий, ориентации образца, скорости изменения давления воздуха (если применимо) и рабочего состояния образца (если требуется его эксплуатация). Для образцов с теплоотводящими свойствами соответствующие спецификации могут требовать стабилизации температуры образца перед функциональными проверками и измерениями.

Восстановление и окончательное измерение

Если иное не указано в соответствующих спецификациях, образцы следует восстанавливать в стандартных атмосферных условиях в течение 1-2 часов перед окончательным измерением. Заключительная проверка включает визуальный осмотр, а также электрические и механические проверки, требуемые соответствующими техническими условиями. Сравнивая начальные и конечные результаты измерений, можно оценить влияние низкого давления на характеристики образца.

---

Сравнение стандартной структуры и анализ технологической эволюции

По сравнению с четвертым изданием 1983 года, пятое издание стандарта 2021 года внесло значительные улучшения как в техническое содержание, так и в структуру.

В следующей таблице сравниваются основные различия между двумя версиями:

Размеры сравнения	Четвертое издание (1983)	Пятое издание (2021)	Значение технологической эволюции
Гармония стандартов	Относительная независимость	Соответствует стандартам серии IEC 60068-2	Улучшает согласованность системы стандартов, облегчая ее всестороннее применение
Уровень серьезности	Независимое определение	Соответствует стандартам серии IEC 60721	Единая классификация условий окружающей среды, улучшающая сопоставимость данных
Рекомендации по продолжительности	Отсутствие подробных рекомендаций	Добавлено Приложение A, содержащее рекомендации по выбору	Улучшает научный характер и практичность разработки схемы испытаний
Требования к допускам	Общие допуски	84 кПа, специальный допуск ±2 кПа	Более соответствует потребностям практического применения, повышает точность испытаний
Требования к протоколу испытаний	Основные требования	Подробный список из 20 пунктов содержания отчета	Улучшает отслеживаемость и сопоставимость результатов испытаний

Основная тенденция технологической эволюции — в сторону более систематического и практического подхода. Новый стандарт не только предоставляет более подробные технические рекомендации, но и усиливает координацию с другими смежными стандартами, формируя более полную систему стандартов для экологических испытаний.

---

Рекомендации по внедрению и передовые методы

На основе содержания стандарта и опыта практического применения предлагаются следующие рекомендации по внедрению:

Рекомендации по разработке схемы испытаний

1. Выбор уровня жесткости: Значение давления воздуха следует выбирать в соответствии с фактическими условиями эксплуатации изделия. Для изделий, применяемых в различных средах, рекомендуется использовать в качестве условий испытаний наиболее жесткую ожидаемую среду эксплуатации.
2. Определение продолжительности: Обратитесь к руководству в Приложении А и выберите соответствующую продолжительность на основе характеристик изделия и целей испытаний. Для новых разработанных продуктов рекомендуется использовать более длительное время тестирования, чтобы полностью выявить потенциальные проблемы.
3. Подготовка образца: Перед тестированием убедитесь, что образец находится в заданных условиях, включая правильную конфигурацию, ориентацию и рабочее состояние. Для образцов, предназначенных для теплоотвода, особое внимание следует уделять требованиям к температурной стабильности.

   Рекомендации по контролю процесса испытаний

   1. Контроль изменения давления: Для чувствительных изделий рекомендуется контролировать скорость изменения давления не более 15 кПа/мин, чтобы избежать воздействия механических напряжений, вызванных быстрым снижением давления.
   2. Контроль температуры: Непрерывно контролируйте температуру испытательной камеры на протяжении всего процесса испытаний, чтобы убедиться, что она соответствует требованиям стандартных атмосферных условий испытаний.
   3. Промежуточный контроль: Для долговременных испытаний рекомендуется проводить промежуточные проверки и измерения для оперативного выявления и регистрации любых отклонений.

   Анализ и применение результатов испытаний

   1. Целостность записи данных: Строго записывайте данные испытаний в соответствии с требованиями главы 7 стандарта, чтобы обеспечить прослеживаемость испытаний. результаты.
   2. Анализ отказов: Для отказов, возникающих во время испытаний, следует провести анализ первопричин, чтобы определить, вызван ли отказ дефектами конструкции, производственными проблемами или ненормальными условиями испытаний.
   3. Применение результатов: Результаты испытаний применяются для улучшения конструкции изделия, оптимизации процессов и разработки стандартов контроля качества.

   Пример передовой практики в отрасли

   Один производитель авиационного оборудования создал комплексную систему испытаний при низком давлении при внедрении испытаний по стандарту IEC 60068-2-13: Во-первых, было выбрано испытательное давление 26 кПа, исходя из крейсерской высоты самолета (приблизительно 12 000 метров); была выбрана продолжительность испытаний 4 часа, чтобы соответствовать ожидаемым требованиям непрерывной работы оборудования в условиях низкого давления; во время испытаний контролировались ключевые параметры оборудования, включая температуру радиатора, сопротивление изоляции и целостность сигнала; После испытаний была проведена проверка герметичности герметизированных компонентов. Благодаря систематическому тестированию производитель успешно снизил частоту отказов своей продукции при работе на большой высоте на 75%.

   ---

   Роль стандартов в системах качества продукции

   Стандарт IEC 60068-2-13 играет решающую роль в современных системах качества продукции:

   Инструмент проверки конструкции: На этапе проектирования изделия испытания под низким давлением проверяют рациональность конструктивных решений, в частности, эффективность конструкции теплоотвода, герметизации и изоляции. Результаты испытаний могут служить прямым доказательством для оптимизации конструкции.

   Меры контроля качества: В процессе серийного производства испытания под низким давлением проводятся на регулярной выборке для мониторинга стабильности производственного процесса. Особенно для чувствительных к давлению производственных процессов, таких как герметизация и заливка компаундом, испытания при низком давлении являются эффективным методом контроля качества.

   Основа оценки надежности: При оценке надежности продукции испытания при низком давлении являются важным компонентом проверки на воздействие окружающей среды. Применение низкого давления позволяет выявлять потенциальные дефекты на ранней стадии, повышая надежность продукции в полевых условиях.

   Основа доступа на рынок: Для продукции в таких областях, как аэрокосмическая промышленность и высотные условия эксплуатации, соответствие стандарту IEC 60068-2-13 часто является основным требованием для доступа на рынок. Стандартные протоколы испытаний являются важнейшей документацией, подтверждающей технические возможности продукта. Поскольку условия применения электронных изделий становятся все более сложными и разнообразными, важность стандарта IEC 60068-2-13 будет только расти. Предприятиям следует досконально понимать требования стандарта, создать научно обоснованную систему испытаний при низком давлении и эффективно интегрировать требования стандарта в управление качеством на протяжении всего жизненного цикла продукта, тем самым повышая надежность и конкурентоспособность продукции в экстремальных условиях.

IEC 60068-2-13:2021 История

• 2021 IEC 60068-2-13:2021 Экологические испытания. Часть 2-13. Испытания. Испытание M. Низкое давление воздуха.
• 1983 IEC 60068-2-13:1983 Экологические испытания. Часть 2: Тесты. Тест М: Низкое давление воздуха
• 1966 IEC 60068-2-13:1966 Основные процедуры экологических испытаний электронных компонентов и электронного оборудования. Часть 2. Испытания. Испытание M: Низкое давление воздуха.
• 1960 IEC 60068-2-13:1960 Основные процедуры экологических испытаний электронных компонентов и электронного оборудования. Часть 2. Испытания. Испытание M: Низкое давление воздуха.

стандарты и спецификации