本文结合风冷冰箱的任务剖面、环境剖面设计加速寿命（ALT）试验的寿命应力剖面，进行风冷冰箱加速寿命（ALT）实验设计，验证产品的寿命可靠性参数，通过干系寿命可靠性参数确定产品的寿命可靠性达到设计指标。
1 理论剖析
1.1 实验剖面确定
根据施加不同应力水平，可将加速寿命试验（ALT）归类为恒定应力试验（CSALT）、步进应力试验（SSALT）和序进应力试验（PSALT）。确定寿命实验的试验剖面，先根据产品全寿命周期内利用特点剖析产品预期利用经历的事宜及其状态的总和，其次根据安装产品的平台特性剖析寿命剖面内产品预期承受的自然环境特性和平台诱发环境的环境特性，明确产品在寿命周期内承受的应力总和，末了综合剖析产品的薄弱环节和应力影响因子。
风冷冰箱的利用环境是室内地面固定利用环境，紧张影相应力为温度应力、湿度应力、电应力、开关门应力，根据GB/T 22759-2008和GJB899A-2009确定加速应力为温湿度、电压恒定应力加速综合应力剖面。为确定加速应力环境，选取10台样机各取一半，分别对温度应力强度、电应力强度以阶梯形式逐步向上提升，直至某个强度下样本在短韶光内失落效，确定事情样本的事情极限，加速应力需低于样本事情极限，根据样本事情极限值确定温度应力利用恒定高温应力43 ℃，湿度应力利用85 ％湿度，电压应力利用50 ％设计电压、25 ％1.1倍设计电压、25 ％0.9倍设计电压，开关门应力仿照用户实际利用情形，以24小时为一个周期，12 h每隔30分钟开关门1次，每次开门60 s，另12 h为稳定运行状态，不进行开关门操作，实验剖面如图1。
图1 加速应力实验剖面图
1.2 加速因子确定
根据寿命实验综合应力剖面确定温湿度应力、电应力的加速因子，开关门应力为仿照用户利用条件，不参与加速因子打算，温度加速应力为43 ℃恒定应力，湿度应力为85 ％相对湿度恒定湿度应力，依据寿命剖面应力的加载办法，根据阿伦尼斯（Arrhenius）寿命模型推导确定温湿度应力的加速因子，阿伦尼斯（Arrhenius）寿命模型随着温度上升，寿命特色按照指数函数变革，电压应力为50 ％设计电压、25 ％1.1倍设计电压、25 ％0.9倍设计电压，逆幂律方程确定电应力加速因子，逆幂率寿命模型随着电应力的偏移寿命特色按照负的幂函数低落，电应力、温湿度应力的综合应力加速因子为温湿度加速因子与电应力加速因子乘积。
1）根据阿伦尼斯（Arrhenius）方程推导确定温湿度加速系数
式中：
TS—加速温度（43+273.15）K；
T0—正常冰箱利用温度（25+273.15）K；
E—激活能，由贝尔实验室资料知取1.4eV；
k—波兹曼常数，8.6×10-5eV/K；
RH0—正常冰箱利用湿度取50％；
RHS—正常冰箱加速湿度取85％；
n—湿度加速常数取2。
2）根据逆幂律方程方程推导确定电应力加速系数
式中：
VS—加速电应力，单位V；
V0—正常电应力，取220V；
α—次幂律关系，取5。
3）温湿度和电应力作为加速应力的综合加速系数
根据上式求得电压220 V温度为43 ℃相对湿度85 ％时AFTSV=13.96；电压为242V温度为43 ℃AFTSV=22.48；电压198 V时温度为43 ℃时为电压负偏差加速因数，根据电压偏差值为10 ％打算AFTV=22.48，均匀加速系数AFTSV为18.22。
1.3 寿命测试韶光和样机确认
产品设计寿命可靠性参数是在90 ％置信度下MTBF达到87 600 h，达到产品10年寿命可靠性哀求，考虑本钱问题，利用6台样机进行寿命试验。根据寿命可靠性设计参数，若许可1次失落效在90 ％的置信度下，打算须要测试的韶光；若许可2次失落效在90 ％的置信度下，打算须要测试的韶光；若涌现3次失落效，记为寿命试验不合格。
1）寿命测试韶光
A—寿命试验系数
2）x2分布函数
3）A值打算
r—失落效数量；
MTBF—均匀故障间隔韶光，单位h。
式中：
—自由度为2（r+1）的x2分布的1-α的分位数；
1-α—哀求的置信度。
当r为1时A1=0.5CHIINV（1-0.9,2×2）=3.89；当r为2时A2=0.5CHIINV（1-0.9,2×3）=5.32；当r=1，Ttest=340 764 h，6台样机进行测试3 117 h内涌现1次故障或0次故障，寿命验证合格。当6台样机测试3 117 h内涌现 2次失落效，延长韶光至4 263 h，若试验至4 263 h仍只有2次失落效，寿命试验合格，否则寿命试验不合格。
2实验条件和结果剖析
2.1 实验样品和方法
利用自动监测多应力综合调节寿命测试试验室1套，某型号421 L十字对开冰箱6台，编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#，个中寿命试验室温度掌握区间为-20～50 ℃（实验室温度精度掌握±0.5 ℃），个中电压利用变频电源掌握110～380 V（电压掌握精度±1 ％），搭配全自动智能气动开关门工装6个，知足寿命试验剖面工况条件，实验过程主控台自动记录测试状态，对测试信息进行剖析处理，涌现故障利用视觉、听觉报警，并对故障进行自动化剖析记录，供测试工程师剖析数据利用。寿命试验安装图如图2。
图2 寿命试验安装图
2.2 实验结果剖析
6台样机按照寿命试验剖面进行试验，实验进行到2 436 h5#涌现通讯故障，剖析故障缘故原由为芯片引脚接地短路，导致电路保护电阻烧毁，问题缘故原由为芯片引脚焊接工艺不良和加速寿命试验勉励下导致引脚短路，引脚短路导致保护电阻烧毁。优化芯片引脚焊接工艺后此问题得到办理。试验在3 117 h内涌现1次失落效，加速应力寿命实验验证合格，知足在90 ％置信度下MTBF达到87 600 h，达到产品10年寿命可靠性指标。实验失落效数据见表1。
表1 实验失落效数据
3 结论
1）加速寿命试验目前紧张运用在军工产品和元器件产品，目前在家用电器行业利用较少。加速寿命试验在有限的韶光、本钱条件下通过合理加速应力选取，加速产品问题暴露，可在较短的韶光里验证出产品的长期运行寿命可靠性指标，在设计阶段合理利用加速寿命试验对企业的设计研发能力的提高、检测能力提高、产品质量的提高都起到关键浸染，随着加速寿命试验理论不断完善，加速寿命试验将会越来越多的运用在家电行业当中。
2）产品的加速寿命试验设计，从寿命设计参数出发，剖析产品的任务剖面、环境剖面结合可靠性理论确定寿命试验验证剖面，根据产品的寿命剖面打算加速应力以及综合加速应力的加速因子进行加速寿命试验，结合实验结果，验证产品的寿命参数设计是否达到设计指标哀求，加速寿命试验的履行可以在厂内确定产品的寿命指标参数，为产品的可靠性寿命供应强有力的保障。
3）通过上述加速寿命试验设计验证，实验结果剖析，验证了此型号风冷冰箱在90 ％置信度下10年可靠性寿命达到了产品设计哀求，产品设计的寿命可靠性指标达到了设计目标。加速寿命（ALT）试验能创造产品在永劫光运行后的老化、堕落、电应力熔断等失落效办法，在产品可靠性设计，产品可靠性提升都起到关键浸染。
引用本文：舒宏,张咏,张威.基于可靠性理论风冷冰箱ALT实验研究[J].环境技能,2021,39(06):27-30.
专家简介：舒宏，暖通工程师，紧张研究方向：制冷产品性能及可靠性。
