电器电子产品零部件残剩寿命检测技能磋商

苏州海关综合技能中央

择要

Abstract

电器电子产品零部件的剩余寿命评估是一项具有较高社会运用代价的事情。
循环经济背景下，人们通过追求增加产品代价、优化资源利用和减少环境影响实现可持续发展。
而旧电器电子产品的可再制造性评价、产品系统生态效率评估、政府对旧品的市场准入和监管都与产品零部件的剩余寿命密切干系。
因此准确评估产品零部件的剩余寿命是上述事情的条件，具有主要现实意义。
通过选取已利用阶梯事情韶光的范例样品，采取失落效剖析检测方法，磋商微不雅观毛病变革规律对零部件寿命阶段剖断的可能性，归纳对寿命毛病较敏感的检测手段，总结干系检测技能的有效性。
期望对政府监管、产品废旧属性鉴定，干系产品零部件可制造性评价等领域具有借鉴和参考浸染。

关键词

Keywords

电器电子产品零部件；渐变退化；检测；剩余寿命

DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2021.03.009

1 弁言

随着社会发展，家用电器等电器电子产品已深度运用莅临盆生活中的方方面面，保有量巨大，给生态环境和循环经济发展带来了寻衅。
据工信部有关数据，至2020年度我国空调、电冰箱等5种紧张家电的报废量将超20亿台。
循环经济背景下，人们通过追求增加产品代价、优化资源利用和减少环境影响实现可持续发展。
要实现这些目标，须要有检测手段对电器电子零部件剩余寿命进行有效评估，并上升到标准和法规层面。
这对政府家当政策制订、产品废旧属性鉴定、产品循环制造的市场准入等都具有主要意义。

2 现状和理论依据

目前，我国国家标准已对机器零件剩余寿命评估给出了指南方法，GB/T 34631-2017《再制造 机器零件剩余寿命评估指南》标准中将机器零件分为材料级、零件级、部件级、整机级四个检测层次，采取应力应变电测、X射线衍射残余应力测试等方法对剩余寿命进行评估，但对电器电子产品的剩余寿命评估方法暂时还是空缺。

如图1、图2，宏不雅观上对批量产品的生命周期评估时，一样平常服从于浴盆事理曲线；而对某一个体产品评估时，特殊是微不雅观状态指标呈现出渐变的特点，电器电子产品的失落效是一个渐变过程，在不同寿命期间的微不雅观不雅观察中，材料或元器件会呈现出渐变退化中的不同形态。
电器电子产品的失落效缘故原由分为材料和元器件两大类，失落效机理类型有：热致失落效、机器失落效、电化学失落效、静电放电失落效等，上述失落效都有相对确定的微不雅观毛病。
如裂纹、导电离子污染物引起的桥连、锡须、枝晶成长等。

图1 批量产品失落效浴盆事理曲线

图2 个体样品失落效渐变曲线

我们可以磋商通过检测手段创造干系毛病，避免那些未节制利用监测数据但剩余寿命已靠近损耗失落效期的产品流入再制造或循环利用市场。

对电器电子产品进行剩余寿命评估目前紧张有预测和检测两类方法，详细要素见表1。

表1 预测和检测方法比较

理论模型预测的方法多用于高可靠、龟龄命、高代价的产品，这些产品难以通过试验得到失落效数据或寿命数据，同时这类产品在研制、定型试验、存储利用过程中积累了一些反响设备运行状态和性能的监检测数据，这些数据包含了丰富的关于设备剩余利用寿命的干系信息。
机理定寿模型适用于判断产品剩余寿命须要充分的监检测数据的情形。
同时由于模型建立和数学处理方法繁芜，大多数机器制造或电器电子行业，尤其对前期数据较缺少的特定批次或样品的判断没有上风。
特殊在政府监管、考验鉴定领域，在大批量快速决议确定需求的哀求下，实证的结果更为主要，这时检测剖析手段的运用空间就比较大。

3 试验设计

作者采取失落效剖析检测方法（X-ray、切片检测）对阶梯利用韶光的PCB板和元器件进行了剖析。
样品为可编程掌握器的电源输入模块，如图3，利用韶光分别为2年、10年、16年。
该三件样品来源于用于再制造的入口复印机上的输入电源模块，由美国罗克韦尔自动化有限公司制造。
选择这三件样品，紧张是由于它们同时承受220 V互换电和脉冲直流电的强弱电交变应力，事情循环韶光相似、制造工艺相同，同时应力周期足够长，有区分度。

图3 阶梯利用韶光的样品

照片为部分X-Ray检测、切片检测的范例可编程掌握器样品（制样前），为便于比较和得出结论，选取样品的原则：

（1）在电器电子领域大量利用具有代表性；

（2）承受充分的各种紧张应力；

（3）工况附近，利用韶光分布合理；

（4）材料、制造工艺相同（如PCB基板材料、贴片工艺、焊料组分等）。

选择X-Ray、切片检测进行比较，是由于X-ray具有无损、快速的特点，适宜大批量产品筛选。
切片的方法在失落效剖析中运用广泛，同时引入Minilab等剖析软件，对试验数据进行剖析，使结果更具可信度。

切片检测方法的特点在于：

（1）结果直不雅观，能从微不雅观构造变革中锁定创造电器电子产品微裂纹、空洞、虚焊等毛病，犹如医学中的病理剖析；

（2）样品可溯性好，是一种静态检测方法，检测时无须让繁芜的产品处于运行状态；

（3）样品运用面广，检测本钱和周期可控，可广泛检测PCB材料、元器件、焊点毛病检测。

4 检测创造

上述样品通过X-ray检测的图谱如图4所示。

图4 检测样品图谱

检测创造X-ray检测的图谱中，样品的元器件、焊接点、PCB板材料等随着利用年限的变革，未创造明显可分辨的差异。
解释X-ray检测方法，对电器电子产品，紧张适用于创造产品的制造毛病，而非寿命或可靠性毛病，这一点与机器零部件的疲倦或强度失落效机理有所不同。

在切片试验中，我们选取上述样品的元器件、PCB板、连接件部位的纵切面制取样品，样品及检测仪器如图5、图6所示。

图5 树脂固封抛光后样品及范例样品局部图

图6 能谱剖析仪

经仪器放大不雅观察，利用年限为10年、16年的样品连接件焊接部位均存在焊锡晶格裂纹征象，且16年利用年限的裂纹征象更为明显，微不雅观图片如图7所示。

图7 10年、16年利用年限样品晶格裂纹

对创造微不雅观毛病的样品，后续选取同等性批量产品进行温湿度应力的加速寿命试验，强化晶格裂纹毛病，使产品在较短韶光内失落效，并呈现失落效韶光上的差异。
通过上述不雅观察和试验结果证明，微不雅观毛病的程度与电器电子的利用寿命是存在关联的。

5 结论

一样平常利用情形下，电器电子产品零部件的微不雅观本色变革会先于宏不雅观失落效征象，不同检测剖析手段对零部件寿命毛病的敏感程度差异很大，寿命毛病与产品或零部件的利用状态、生产工艺、失落效类型等综称身分干系。

部分失落效剖析检测方法对电器电子产品零部件的寿命毛病显示出一定的辨识度，对干系零部件剩余寿命评估有主要参考代价。
国家标准GB/T 34631-2017《再制造 机器零件剩余寿命评估指南》已经对机器零件剩余寿命的评估准则和检测项目做出了规定。
建议有关部门，在充分有效的试验和研究的根本上，尽快针对电器电子零部件产品，制订寿命毛病检测方法指南及剩余寿命评估方法，并运用于实际，这对电器电子有关家当发展和循环经济具有主要的现实意义。
作者相信，失落效性剖析检测方法在该领域的运用随着理论和技能的发展必定会有越来越广阔的空间。

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（任务编辑：张晏榕）

基金项目：本文受南京海关科研项目2019KJ029《旧机电产品废旧评估方法研究》帮助。