Mechanischer Schockprüfer für Schockprüfungen nach IEC 60068-2-27 und UN 38.3

Was prüft der HSKT10-Test?

Der HSKT10 bewertet die Fähigkeit eines montierten Prüflings, einer definierten mechanischen Stoßbelastung standzuhalten.

Der Test konzentriert sich auf die Reaktion des Produkts auf einen Beschleunigungsimpuls und nicht allein auf die Aufprallenergie. Je nach anwendbarer Produktnorm oder Laborverfahren kann das Prüfobjekt auf Folgendes geprüft werden:

• strukturelle Schäden oder Verformungen;
• Lockerung oder Verschiebung von Bauteilen;
• Rissbildung oder mechanisches Versagen;
• Unterbrechung der elektrischen Funktion;
• Veränderung der Leistungsfähigkeit nach Schockeinwirkung;
• angesammelte Schäden nach wiederholten Stößen;
• Einhaltung eines vorgegebenen Beschleunigungs-Zeit-Stoßprofils.

Das HSKT10 erzeugt und misst die erforderlichen mechanischen Eingangsgrößen. Die endgültigen Kriterien für Gut/Schlecht werden durch die geltende Produktnorm oder die kundenspezifische Testspezifikation bestimmt.

Technische Spezifikationen

Mechanisches Stoßsystem

Stoßmesssystem

Die Originaldokumentation des HSKT10 beschreibt auch die Wellenformanalyse und die Funktionen zur Berechnung des Stoßantwortspektrums. Falls SRS oder andere spezifische Analysefunktionen benötigt werden, sollte die entsprechende Softwarekonfiguration vor Angebotserstellung bestätigt werden.

Beschleunigungssensor

Das Sensormodell und die Messkonfiguration können überprüft werden, wenn das Projekt bestimmte Kalibrierungspunkte, Messbandbreite oder Rückverfolgbarkeitsdokumentation erfordert.

Prinzip der mechanischen Schockprüfung

Ein mechanischer Schocktest wird im Wesentlichen durch vier Parameter definiert:

Spitzenbeschleunigung, Impulsdauer, Wellenform und Anzahl der Stöße.

Ein typisches HSKT10-Testverfahren sieht wie folgt aus:

1. Das entsprechende Standard- oder Kundentestprofil wird ermittelt.
2. Das Prüfobjekt wird mithilfe einer geeigneten Vorrichtung auf dem Schocktisch befestigt.
3. Die erforderliche Beschleunigung, Impulsdauer und Wellenform werden konfiguriert.
4. Das mechanische Stoßsystem erzeugt den vorgegebenen transienten Impuls.
5. Der Beschleunigungssensor misst die tatsächliche Beschleunigungs-Zeit-Reaktion.
6. Die erfasste Wellenform wird mit dem erforderlichen Stoßwellenprofil verglichen.
7. Das Prüfobjekt wird gemäß den geltenden Akzeptanzkriterien geprüft bzw. funktional bewertet.

Die Vorrichtung und die Montageart sind wichtig, da das Prüfobjekt mechanisch mit dem Stoßtisch verbunden werden muss, ohne dass unkontrollierte Bewegungen entstehen, die den gemessenen Impuls beeinflussen könnten.

Schockimpulskonfiguration

Halbsinus-Schock

Die Halbsinusform ist eine der primären mechanischen Stoßimpulsformen, die von der HSKT-Serie unterstützt werden.

Durch die geeignete Pulsformungskonfiguration werden unterschiedliche Pulsbedingungen erzielt. Die bestätigte Hauptspezifikation des HSKT10 deckt einen Pulsdauerbereich von 0.5–11 ms ab.

Falls für den erforderlichen Test ein Impuls außerhalb dieses Bereichs vorgeschrieben ist, sollten die erforderliche Beschleunigung, Dauer und DUT-Last zur technischen Überprüfung angegeben werden.

Sägezahnstoß am Ende des Wirkungsbereichs

In der ursprünglichen technischen Dokumentation von HSKT wird der Sägezahnstoß mit dem finalen Spitzenwert als verfügbare Testform aufgeführt, wenn die entsprechende Wellenformerzeugungsanordnung ausgewählt wird.

Die erforderliche Spitzenbeschleunigung, Impulsdauer und Wellenformtoleranz sollten vor der endgültigen Systemkonfiguration festgelegt werden.

Trapezförmiger Stoß

Mit der entsprechenden Wellenformerzeugungskonfiguration können auch trapezförmige Stoßimpulse in Betracht gezogen werden.

Da unterschiedliche Impulsformen unterschiedliche mechanische Impulsformungsvorrichtungen erfordern können, sollte die benötigte Wellenform bei der Geräteauswahl klar angegeben werden.

Stoßerzeugungs- und Bremssystem

Hydraulisches Heben

Der HSKT10 verwendet eine hydraulische Hebevorrichtung, um den Stoßdämpfermechanismus vor dem Testereignis anzuheben.

Im Originaldesign wird eine fotoelektrische Encoderanordnung verwendet, um die Hubposition zu überwachen und so den mechanischen Zustand vor der Entstehung von Stößen zu kontrollieren.

Sekundärschockunterdrückung

Ein mechanischer Schocktest sollte den erforderlichen Primärimpuls ohne einen unkontrollierten Sekundärimpuls unmittelbar danach reproduzieren.

Das HSKT10 nutzt eine pneumatisch-hydraulische Verstärkung in Verbindung mit einem starken Reibungsbremsmechanismus, um den sekundären Rückprall nach dem Stoßereignis zu unterdrücken.

Dadurch kann der primäre gemessene Beschleunigungsimpuls ohne unnötige Störungen durch wiederholtes mechanisches Aufprallen ausgewertet werden.

Puffer- und Isolationsanordnung

Das Stoßdämpfungssystem umfasst eine Basis, eine Dämpfungsstruktur und eine Airbag-artige Pufferanordnung.

Ziel ist es, die vom Gerät auf den Laborboden übertragenen Stoßkräfte zu reduzieren. Die Installationsbedingungen sollten dennoch überprüft werden, wenn sich in der Nähe weitere empfindliche Messgeräte befinden.

Systemkonfiguration

Das HSKT10 wird als komplettes mechanisches Schockprüfsystem und nicht nur als mechanischer Schocktisch geliefert.

Die endgültige Vorrichtung, die Anordnung zur Wellenformerzeugung und die Messkonfiguration sollten entsprechend den tatsächlichen Testanforderungen ausgewählt werden.

Anwendbare Normen und Prüfumfang

IEC 60068-2-27 — Test Ea: Schock

Die Norm IEC 60068-2-27 definiert einen allgemeinen mechanischen Schocktest zur Bestimmung der Fähigkeit einer Probe, bestimmten wiederholten oder nicht wiederholten Stößen standzuhalten.

Die jeweilige Produktspezifikation legt die erforderliche Prüfintensität fest, einschließlich Beschleunigung, Impulsdauer, Wellenform, Anzahl der Stöße und Prüfrichtungen.

Das HSKT10 kann für Schockprüfungen nach IEC 60068-2-27 konfiguriert werden, sofern das erforderliche Testprofil innerhalb der Möglichkeiten der gewählten Systemkonfiguration liegt.

Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass eine einzige Einstellung für Beschleunigung und Impulsdauer alle Anwendungen gemäß IEC 60068-2-27 abdeckt.

UN 38.3 Test T.4 — Schock

Für Transportprüfungen von Lithiumzellen und -batterien ist UN 38.3 Test T.4 der mechanische Schocktest innerhalb der Batterietestsequenz des UN-Handbuchs der Prüfverfahren und Kriterien.

In der ursprünglichen HSKT10-Dokumentation wird UN 38.3 als eine der unterstützten Anwendungen aufgeführt.

Für ein konkretes Batterieprojekt sollte die Eignung anhand folgender Kriterien bestätigt werden:

• Zellen- oder Batterietyp;
• Probenmasse;
• erforderliche Beschleunigung;
• Impulsdauer;
• Anzahl der Schocks;
• Testanweisungen;
• Anforderungen an Befestigung und Montage.

Das HSKT10 wird für den entsprechenden Teil der Testsequenz, der auf mechanische Stöße geprüft wird, verwendet und führt nicht den kompletten Satz der UN 38.3-Tests durch.

IEC 62133-2 — Abschnitt 7.3.8.2 Schock

Die Norm IEC 62133-2 legt Sicherheitsanforderungen und Prüfverfahren für tragbare, versiegelte Lithium-Sekundärzellen und -Batterien fest. Abschnitt 7.3.8.2 behandelt die Prüfung auf mechanische Stoßfestigkeit als Teil der mechanischen Prüfanforderungen der Norm.

Das HSKT10 kann für diesen Schocktest eingesetzt werden, sofern die erforderliche Beschleunigung, Impulsdauer, Probenmasse und Montagebedingungen innerhalb der konfigurierten Leistungsfähigkeit des Systems liegen. Die anwendbare Normenausgabe und Batteriekonfiguration sollten für das jeweilige Testprogramm bestätigt werden.

MIL-STD-, GJB- und kundenspezifische Stoßprofile

Die Originaldokumentation der HSKT-Serie verweist auf verschiedene militärische und umweltbezogene Testnormen, darunter die Spezifikationen der MIL-STD- und GJB-Serien.

Diese Anwendungen sollten als profilabhängige mechanische Stoßprüfungen behandelt werden.

Für militärische, Luft- und Raumfahrt- oder kundenspezifische Projekte geben Sie bitte die genauen Daten an:

• Standardzahl;
• Überarbeitung oder Ausgabe;
• Methode oder Verfahren;
• Wellenform;
• maximale Beschleunigung;
• Impulsdauer;
• Masse des Prüflings und Montagezustand.

KINGPO kann dann überprüfen, ob die HSKT10-Konfiguration das erforderliche mechanische Stoßprofil abdeckt.

Typische Testobjekte

Das HSKT10 ist für montierte Proben vorgesehen, die einer kontrollierten, kurzzeitigen mechanischen Stoßbelastung ausgesetzt werden müssen.

Typische Prüflinge sind:

• elektronische Bauteile;
• elektronische Module und Baugruppen;
• Lithium-Batteriezellen;
• kleine Batterieeinheiten;
• Elektronische Bauteile für die Automobilindustrie;
• Sensoren und Steuermodule;
• Komponenten von Transportausrüstungen;
• Komponenten für die Luft- und Raumfahrt;
• Industrieprodukte, die eine Prüfung auf mechanische Stoßbelastung erfordern.

Die Eignung sollte stets anhand des erforderlichen Stoßprofils und der montierten Last und nicht nur anhand der Produktkategorie bestimmt werden.

Mechanische Stoßprüfung vs. Vibrationsprüfung

Mechanische Schock- und Vibrationsprüfungen bilden unterschiedliche mechanische Umgebungen nach.

Ein mechanischer Stoßprüfer erzeugt ein kurzzeitiges, transientes Beschleunigungsereignis. Die wichtigsten Testparameter sind die Spitzenbeschleunigung, die Impulsdauer, die Wellenform sowie die Anzahl und Richtung der Stöße.

Ein Vibrationsprüfsystem erzeugt eine wiederholte oder kontinuierliche Schwingungsbewegung über einen definierten Frequenzbereich und kann Sinus-, Sweep- oder Zufallsvibrationsprüfungen durchführen.

Produkte, die sowohl eine Vibrations- als auch eine mechanische Schockprüfung erfordern, benötigen daher möglicherweise separate Testsysteme oder separate Testkonfigurationen.

Mechanischer Stoßtester vs. Batterie-Stoßtester

Der HSKT10 sollte nicht mit einem herkömmlichen batteriebetriebenen Schlagprüfgerät verwechselt werden.

Ein Batterieschlaggerät verwendet typischerweise eine definierte Aufprallmasse und einen Querbalken, um einen direkten physikalischen Aufprall auf die Batterie auszuüben.

Das HSKT10 funktioniert anders. Das Prüfobjekt wird auf einem Stoßtisch montiert, und das Gerät erzeugt einen kontrollierten Beschleunigungs-Zeit-Impuls , der mit einem Beschleunigungsmesser und einem Stoßdatenerfassungssystem gemessen wird.

Diese beiden Testmethoden bilden unterschiedliche mechanische Bedingungen nach und sind nicht austauschbar.

Voraussetzungen für die Installation

Vor der Installation sollten geeignete Entlade- und Handhabungsgeräte bereitgestellt werden.

Wenn die Übertragung von Bodenschwingungen, die Zugangsabmessungen oder die Nähe zu empfindlichen Laborgeräten eine Rolle spielen, sollte der Aufstellungsort vor dem Versand überprüft werden.