Что такое испытательное оборудование и почему без него не обойтись на производстве или в НИИ?
Вся выпускаемая продукция должна соответствовать нормативам безопасности и заявленным производителем характеристикам. Поэтому каждый разработанный образец тестируется с использованием различных методов, в зависимости от используемых материалов, структуры и конструкции. Для пищевых товаров достаточно лабораторного и органолептического контроля (на основе анализа восприятий органов чувств, зрения, обоняния, слуха, осязания и вкуса). А строительным материалам, отдельным изделиям и деталям, инструментам и компонентам, электронным и электрическим приборам, – потребуются более серьёзные тесты, среди которых: статические, динамические, хроматографические, акустические, инструментальные и другие. Выполнить их можно с помощью специального оборудования для испытаний.
Что такое испытательное оборудование?
Испытательное оборудование – это категория специальных инструментов, устройств и станков для проведения различных анализов, диагностики, измерений и тестов. Проверке подвергают материалы, детали, узлы, конструкции, приборы, вещества и другие виды продукции. Исследования проводят на этапе разработки, а также непосредственно перед выпуском для контроля качества. Благодаря этому, испытуемые товары и конструкции соответствуют национальным стандартам качества; являются надёжными и работоспособными в определённых эксплуатационных условиях.
Оборудование для проведения испытаний делится на 5 основных категорий:
- Статическое. В зависимости от способа прилагаемой нагрузки позволяет проводить испытания на разрыв (растяжение), сжатие (сдавливание), излом (изгиб) или скручивание.
- Динамическое. Помогает оценить поведение изделий под влиянием вибрации, ударной нагрузки, многократного изгибания, тряски, вращения, ускорения и торможения.
- Климатическое. Создаёт реалистичные условия окружающей среды для проведения эксперимента или анализа, среди которых: температура, давление, дождь, влажность, пыль и песок.
- Контрольно-измерительное. Используется для измерения электрических величин, таких как ток, напряжение, мощность и т.д., а также для обнаружения обрывов цепи.
- Акустическое. Применяется для тестирования поведения продукции под влиянием издаваемого или постороннего шума.
В зависимости от назначения, испытательное оборудование может включать в себя электрические двигатели, гидравлические или реечные прессы, весы, генераторы сигналов, осциллографы, спектральные анализаторы, мультиметры, импульсные источники питания, нагревательные тэны, кондиционеры, увлажнители, распылители, другие системы и приборы. Некоторые виды испытательных аппаратов механические с ручным управлением, а другие полуавтоматические и автоматические с ПЛК.
Повышение качества продукции не только привлекает покупателей, но и помогает снижать затраты. В результате растёт рентабельность, предприятие получает больше прибыли.
1. Статическое
Перед началом статических испытаний с помощью оборудования, для тестируемых материалов или готовых изделий разрабатывают программу контрольных попыток и количества экспериментов, состоящую из различных методик и утверждённых инструкций. Она представляет собой документ, который подлежит периодической актуализации, о чём должны свидетельствовать сохраняемые протоколы.
Разрабатывают программу испытатели, руководствуясь ГОСТами:
- ГОСТ 14019-80 – испытания металлов на изгиб;
- ГОСТ 4648-2014 – испытаний пластмасс на изгиб;
- ГОСТ 1497-84 – методы испытаний металлов на растяжение;
- ГОСТ 11262-2017 – методы испытаний пластмасс на растяжение;
- ГОСТ 25.503-97 – испытания металлов на сжатие и прочностные расчёты;
- ГОСТ 25.602-80 – испытаний на сжатие композитных материалов и прочностные расчёты;
- ГОСТ 8462-62 – испытания стеновых материалов на изгиб определения пределов прочности при сжатии).
Например, кирпич или бетонный блок в обязательном порядке проверяются на структурную прочность. Это требуется для того, чтобы гарантировать надёжность и устойчивость возводимого строения, и обеспечить ему долгий срок службы без потери эстетичности. Для испытания кирпича или блока на изгиб и определения пределов прочности, применяются поршневые пресс-стенды.
| Максимальное усилие (КН) | 2000 |
| Диапазон измерения (%) | 1 ~ 100 |
| Тестовое пространство (мм) | 340 x 345 x 80 ~ 340 |
| Ход поршня (мм) | 80 |
| Рабочее давление (мПа) | 38 |
| Точность индикации (%) | ≤ ± 0,5 |
| Мощность двигателя (кВт) | 0,75 |
| Размер станка (мм) | 700 x 340 x 1000 |
| Размер поста управления (мм) | 505 х 435 х 930 |
| Вес (кг) | 500 |
Кроме различных прессов, в категорию статического испытательного оборудования входят: станки для тестирования тросов на растяжение; стенды для проверки герметичности рукавов высокого давления; установки для определения коэффициента надёжности проводов и проволоки под статической нагрузкой и другие.
2. Динамическое
С помощью оборудования для динамических испытаний тестируют материалы и отдельные изделия под активными нагрузками, такими как:
- удары;
- вибрации;
- вращение;
- реверс скорости и другими.
Целью экспериментов являются оценки прочности и долговечности продукции, а также анализ её сбалансированной работы. Это особенно важно в производстве деталей и узлов для авиационной, автомобильной и строительной техники.
С помощью специального оборудования динамические испытания помогают выявлять скрытые дефекты или недостатки в материалах, которые могут проявиться только под длительной интенсивной нагрузкой. Можно предсказать ожидаемую продолжительность службы продукта при реалистичных динамических условиях. Поэтому после успешных нормативных тестов изделие получает соответствующий сертификат качества.
Например, карданные валы подлежат обязательной сертификации для подтверждения соответствия требованиям: ТР ТС 018/2011 «О безопасности колёсных транспортных средств».
| Модели | PHCW-100 | PHCW-200 | PHCW-1000 | PHCW-2000 |
| Максимальный вес заготовки (кг) | 1000 | 2000 | 3000 | 5000 |
| Длина заготовки (мм) | 1500 | 1800 | 2000 | 2000 |
| Максимальный диаметр обрабатываемой заготовки (мм) | 160~1500 | 180~1700 | 500~2200 | 500~2200 |
| Диаметр вала трубы заготовки (мм) | 35~200 | 40~240 | 40~380 | 40~380 |
| Скорость балансировки (мм) | 40~400 | 40~600 | 50~1000 | 50~1000 |
| Мощность двигателя (кВт) | 4 | 5.5 | 7.5 | 15 |
| Минимально достижимый остаточный удельный дисбаланс (г*мм/кг) | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
Кроме балансировочных станков к оборудованию для динамических испытаний относятся: установки свободного падения; вибрационные столы и плиты; центрифуги; мельницы; смесители и прочие. Единым нормативным документом для разработки программы приёмо-сдаточных или периодических динамических испытаний является ГОСТ 15.309-98 «Система разработки и постановки продукции на производство…».
3. Климатическое
Оборудование для климатических испытаний представляет собой многообразие специальных установок с гермокамерами. В камерах создают различные температурные условия и среды разной влажности, чтобы оценить устойчивость и работоспособность продукта под воздействием реалистичных климатических факторов.
Среди них:
- влажность;
- температура;
- атмосферное давление;
- экстремальные погодные условия (например, сильные осадки, ветры, солнечное излучение и т. д.).
Климатические испытания помогают снизить риски или полностью исключить отказы и повреждения при эксплуатации, а также обеспечить безопасность и качество продукции.
На рынке предлагается разнообразие камер, которые отличаются друг от друга размерами (малые, средние, большие) и степенью автоматизации (ручные, полуавтоматические, автоматические). Все они пользуются высоким спросом, поскольку климатические испытания продукции проводятся во многих отраслях промышленности, таких как: машиностроение, приборостроение, судостроение, вагоностроение и авиастроение.
| Модель | LS/GDJS-100 | LS/GDJS-225 | LS/GDJS-500 | LS/GDJS-800 | LS/GDJS-010 |
| Размер рабочей камеры | 45 x 45 x 50 | 50 x 60 x 75 | 70 x 80 x 90 | 80 x 100 x 100 | 100 x 100 x 100 |
| Внешние размеры | 105 x 97 x 176.5 | 105 x 102 x 200 | 132 x 132 x 217 | 147 x 152 x 231.5 | 167 x 152 x 231.5 |
| Мощность (-40 ℃) | 6.0 кВт | 7.0 кВт | 13.5 кВт | 15.0 кВт | 16.5 кВт |
| Диапазон температур | A: -20℃～150℃, B: -40℃～150℃, C: -60℃～150℃, D: -70℃～150℃ | ||||
| Диапазон влажности | 30~98% R.H | ||||
| Колебание / Равномерность | ≤±0.5 ℃/≤±2 ℃ | ||||
| Отклонение влажности | +2, -3 % R.H | ||||
| Скорость повышения температуры | 1.0~3.0 ℃/мин | ||||
| Скорость понижения температуры | 0.7~1.0 ℃/мин | ||||
Ещё в группу климатического испытательного оборудования можно добавить: пескоструйные, пылевые, ультрафиолетовые и солевые камеры, лиофильные сушилки, термовлагобарокамеры и другие установки с похожим функционалом.
По способу воздействия на тестируемый материал или изделие различают натурные и ускоренные климатические испытания. Методика для разработки программы тестов и общие требования к температурным параметрам утверждены в ГОСТ 30630.0.0-99 «Испытания изделий на воздействие климатических факторов» (ранее ГОСТ 24812-81 и ГОСТ 24813-81).
4. Контрольно-измерительное
Оборудование для контрольно-измерительных испытаний помогает проверять и ревизировать характеристики отдельных изделий, приборов, электрических цепей и электронных систем. Подобные тестирования проводят на соответствие заявленным параметрам и установленным стандартам. Они гарантирует потребителю, что приобретаемая продукция отвечает техническим требованиям или спецификациям.
Основные цели контрольно-измерительных испытаний включают:
- Контроль качества. Оценка соответствия продукции или процесса установленным стандартам качества.
- Измерение параметров. Получение точных измерений различных параметров, таких рабочая температура, сила тока, величина напряжения и другие физические характеристики.
- Проверка работоспособности. Убеждение в том, что объект или система функционируют в соответствии с заявленными характеристиками и требованиями.
- Выявление дефектов. Обнаружение возможных дефектов или отклонений от установленных стандартов.
- Гарантия надёжности. Документирование фактов о соответствии продукции утверждённым стандартам безопасности и надёжности.
- Калибровка. Проверка и калибровка измерительных приборов и оборудования для обеспечения точности результатов измерений.
Технологии контрольно-измерительных испытаний различаются в зависимости от отрасли и типа продукции. Например, в производстве электроники могут проводиться измерения электрических параметров компонентов, а в производстве машиностроения – установление зависимости между показаниями средства измерительной техники (прибора) и объёмами измеряемой (входной) величины.
Программируемая машина для проверки электронных схем. Является ключевым оборудованием при изготовлении и испытании любых печатных плат. Позволяет быстро и точно тестировать сборку, чтобы гарантировать высокое качество продукта и безошибочное изготовление изделий, покидающих производственную линию.
| Инспектирует схему | Проверяет плату с помощью синтетических алгоритмов, таких как WIDM |
| Ищет проблемы с пастой | Недостаток/избыток пасты на контактных площадках, смещение пасты относительно контактных площадок |
| Выявляет дефекты компонентов | Отсутствие компонента, смещение компонента, перекос компонентов, повреждение компонентов, переворот резистора |
| Обнаруживает дефекты пайки | Перепаянное/непропаянное соединение, недостаточность припоя, брызги припоя |
| Контроллер | Intel двухъядерный, память: 4 ГБ, жёсткий диск: 500 ГБ, накопитель: 120 ГБ |
| Мощность (Вт) | 600 |
| Напряжение (В/Гц) | 220/50-60 |
| Габаритные размеры (мм) | 900 × 1100 × 1350 |
| Вес (кг) | 450 |
Категория оборудования для контрольно-измерительных испытаний включает в себя другие приборы и устройства, которые используются для измерения, тестирования, эксперимента и анализа.
Среди них:
- Мультиметры и осциллографы – применятся для измерения и анализа электрических сигналов и параметров.
- Калибровочное оборудование – используется для проверки и калибровки приборов и устройств, чтобы гарантировать их точность и надёжность.
- Спектроанализаторы – применяются для анализа спектров различных сигналов, включая электрические, оптические и радиочастотные сигналы.
- Лабораторные источники питания – позволяют создавать стабильное и точно контролируемое напряжение для испытания и проверки электронных устройств и систем.
- Автоматизированные системы контроля и измерения – программно-аппаратные комплексы, которые позволяют автоматизировать процесс контроля и измерения, включая снятие и анализ данных.
Это лишь распространённые примеры оборудования для контрольно-измерительных испытаний. Некоторые из них представлены на рынке самостоятельно, а иные скомпонованы в модульные комплексы и целые линии для тестирования. Методика проверки электрической продукции и общие требования утверждены в ГОСТ Р 59521-2021 «Экспертиза качества технически сложных электробытовых товаров…».
Контрольно-измерительные испытания позволяют выявить потенциальные риски и опасности при бытовой или промышленной эксплуатации выпускаемых приборов. Это может быть связано с несоответствием электрических параметров, вероятностью поражения электротоком, пожаром, отравлением или другими угрозами для здоровья и безопасности потребителей.
5. Акустическое
Акустическая камера – это звукоизолированная экранированная кабина (шкаф или ящик), предназначенная для проведения испытаний звука и замеров шума. Она позволяет с минимальными помехами и влияниями внешней среды получить точную и надёжную информацию о звуковом поведении тестируемой продукции. Акустические камеры могут быть малого размера (настольными), а также средними и крупными. Они часто используются для следующих целей:
- Измерение уровня звукового давления (громкости) объектов и устройств.
- Тестирование амплитудно-частотной характеристики звучания устройств, таких как: динамики, усилители, микрофоны, наушники и т.д.
- Исследования шумовых и вибрационных характеристик технических устройств, двигателей и инструментов, а также звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов.
Акустические камеры оснащены специальным звукопоглощающим покрытием и высококачественным звукоизолирующим оборудованием. Имею также микрофоны, анализаторы звукового давления, оборудование для измерения амплитудно-частотной характеристики и другие приборы для точных замеров децибелов и анализа звука.
Камеры ETS-Lindgren (США – Китай) предназначены для акустического и статистического анализа интенсивности звуковой мощности, чтобы оптимизировать инженерные и проектные требования, необходимые для контроля шума конечного продукта.
| Особенности | Обеспечивает акустически контролируемую среду для испытаний инженерного уровня |
| Контроль шума и тестирование уровня шума | |
| Тестирование звукопоглощения | |
| Тестирование потерь при передаче | |
| Тестирование звуковой мощности | |
| Тестирование производственной линии | |
| Звукоизоляция | |
| Назначение | Инженерные испытания небольших электрических и механических деталей, узлов и отдельных изделий, тестирование аудиокомпонентов |
| Звуковая мощность и звуковое давление автомобильных и компьютерных деталей, а также мелких деталей | |
| Контроль качества. Сравнительный анализ, звуковая мощность и звуковое давление мелких деталей | |
| Модели | P1, P2, P3, P4, P5, P6 |
| Наружные размеры (мм) | 2030 x 1420 x 2590 – 5080 x 4470 x 3330 |
| Внутренние размеры (мм) | 1830 x 1220 x 2310 – 4880 x 4270 x 3050 |
| Вес, (кг) | 1542 – 4990 |
Акустические камеры широко применяются в основных отраслях промышленности, включая машиностроение, приборостроение, самолётостроение, судостроение и другие области. Благодаря им проводят акустические исследования, точные измерения и анализ звуковых характеристик материалов или отдельных изделий.
Почему без испытательного оборудования не обойтись на производстве или в институте?
С помощью тестирования воссоздают условия, в которых обычно работают конструкционные материалы и техника. Исследователи оценивают влияние климата и температуры, вибрации и ударов, резких нагревов и охлаждения, скорости и торможения, давления и других естественных факторов. Проверяют качество и работоспособность продукции до её применения в реальных условиях.
Испытательное оборудование помогает выявить инженерные просчёты и ошибки, дефекты и нарушения технологии производства, что позволяет улучшить и оптимизировать производственные процессы. Поэтому без испытательного оборудования не обойтись, как на производственных площадках, так и в научно-исследовательских институтах.
Заключение
Представленное выше испытательное оборудование выпускается в Китае. А вместе с этим рынок Поднебесной предлагает развёрнутый ассортимент установок и аппаратов для проведения тестов любой выпускаемой продукции. Приобрести испытательные стенды и камеры можно с помощью государства. Правительство РФ разработало несколько программ льготного кредитования и субсидирования для развития национальной экономики, в рамках президентского курса на импортозамещение.
