ما هو التجمد السطحي؟
اختبار الجليد هو اختبار بيئي يتم فيه تشكيل طبقة ثلج بطريقة يمكن التحكم فيها على سطح العينة، لتقييم الوظيفة الميكانيكية والتشويش والتحميل الهيكلي.
الغرض من التجمد السطحي
والغرض من ذلك هو التحقق من أن المعدات التي تعمل في المناخات الباردة تحافظ على وظيفتها في ظل تكوين الجليد وتتحمل تحميل الجليد.
على أي منتجات يُطبَّق التجمد السطحي؟
- المكونات الخارجية للطيران والهوائيات
- المعدات الخارجية للسكك الحديدية والسيارات
- هوائيات وأجهزة استشعار خارجية
- مكونات توربينات الرياح
- المعدات الميدانية الدفاعية
في أي قطاعات يُستخدم التجمد السطحي؟
المواصفات المتعلقة بـ التجمد السطحي
- MIL-STD-810 Method 521
- RTCA DO-160 Section 24
- IEC 60068-2-1اختبار درجة الحرارة المنخفضة (الباردة). امتحان
شروط التجمد السطحي
- سمك الجليد
- محددة في المواصفات؛ عادة 6 أو 13 أو 19 ملم
- طريقة الخلق
- ترسيب بدرجة حرارة منخفضة عن طريق حقن الماء المتحكم فيه
- درجة حرارة
- انخفاض درجة الحرارة لتسبب تكوين الجليد
- تقدير
- تعمل في حالة جليدية وتحقق بعد إزالة الجليد إذا لزم الأمر
جهاز التجمد السطحي
- غرفة ذات درجة حرارة منخفضة
- إعداد رذاذ الماء المتحكم فيه
- قياس سماكة الجليد
- إعداد قياس الوظيفة والقوة
متطلبات العينة لـ التجمد السطحي
- يجب وضع العينة في اتجاه التركيب الفعلي
- يجب التحقق من الوظيفة قبل الاختبار
- يجب تحديد نطاق التشغيل للأجزاء المتحركة
- يجب تحديد الأسطح التي سيتشكل فيها الجليد
مدة التجمد السطحي
عادةً ما يستغرق يوم أو يومين عمل بما في ذلك تكوين الثلج وتقييمه.
إجراء التجمد السطحي
- 1توضع العينة في الحجرة وتُوضع في درجة حرارة منخفضة.
- 2يتم تشكيل الجليد بالسماكة المحددة بواسطة رذاذ الماء المتحكم فيه.
- 3يتم قياس سمك الجليد.
- 4تم اختبار الوظيفة في الحالة المثلجة؛ يتم قياس قوة الفتح إذا لزم الأمر.
- 5يتم فحص الوظيفة والضرر بعد الذوبان.
معايير قبول التجمد السطحي
يتم تحديد معيار القبول في المواصفات: استمرارية الوظيفة أثناء وضع الثلج، أو قابلية التشغيل بالقوة المحددة، وعدم حدوث أي ضرر هيكلي.
تقييم النتائج
يتم التحقق من وصول سمك الجليد إلى القيمة المستهدفة. يجب التمييز بين ما إذا كان الفقدان الوظيفي ناتجًا عن الجليد أو عن انخفاض درجة الحرارة.
تقرير التجمد السطحي
- تم تطبيق المعيار
- سمك الجليد وطريقة تكوينه
- درجة الحرارة والمدة
- نتائج وظيفية أثناء التجميد وبعد الذوبان
- صور فوتوغرافية
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- مواصفات معدات الطيران والدفاع
اختبارات بيئية ومناخية — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار التجمد السطحي؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تُظهر الاختبارات البيئية ما إذا كان المنتج يتحمل عوامل بيئية مثل الحرارة والرطوبة والضغط والإشعاع الشمسي والغبار والماء والأجواء المسبِّبة للتآكل. والهدف ليس كسر المنتج بل استحضار الظروف التي سيواجهها طوال عمره بشكل مسرَّع.
تُشتق ملفات الاختبار من التعرض الفعلي للمنتج، وهذا الاشتقاق هو العمل الهندسي الحقيقي لهذا المجال. فجهاز يعمل في مكتب مغلق وآخر مثبَّت على عمود لا يُختبران بالملف نفسه. وتُحدد سلسلة IEC 60068 طرقًا عامة، وMIL-STD-810 ملفات عسكرية، وRTCA DO-160 ملفات طيران، وسلسلة ISO 16750 ملفات سيارات قائمة على الموقع. ويُنتج الاختبار المُطبَّق دون اختيار ملف تكلفة غير ضرورية وثقة زائفة معًا.
تُحاكي اختبارات الحرارة ثلاث ظواهر منفصلة، وتُنتج كل منها نمط عطل مختلفًا. تختبر الحرارة العالية/المنخفضة الثابتة قدرة المادة على العمل عند تلك الحرارة. وتُحدث دورة الحرارة إجهادًا عند وصلات المواد ذات معاملات التمدد المختلفة - وهنا تظهر تشققات اللحام. وتُكثِّف الصدمة الحرارية هذا التأثير عبر انتقال مفاجئ.
وثمة تمييز أيضًا في اختبار الرطوبة. فالحرارة الرطبة الثابتة تُظهر انتشار الرطوبة داخل المادة وتأثيرها على خصائص العزل. أما الحرارة الرطبة الدورية فتُحدث تكاثفًا: إذ تتكون قطرات الماء على السطح المُبرَّد، وهذا أشد عنفًا بكثير من الرطوبة الجافة. ويظهر نفاذ الماء إلى الأغلفة وزيادة تيار التسرب والتآكل عادةً في الاختبار الدوري.
تُعد الحماية من الغبار والماء مجال عمل منفصلاً ويُعبَّر عنها برمز IP. والنقطة الجديرة بالذكر هنا أن اختبار IP ليس اختبار متانة: فهو يُظهر توفر الحماية في ظروف محددة وقصيرة المدة، لا مقاومة الغمر طويل الأمد أو الغسل بالضغط.
أكثر الأخطاء شيوعًا في هذه العائلة هو ترجمة نتيجة اختبار مباشرة إلى تنبؤ بالعمر. فالاختبارات المسرَّعة مصممة للمقارنة والتحقق من التصميم؛ ولا يمكن إنشاء تحويل موثوق بين ساعات الحجرة وسنوات الميدان إلا بنموذج تسريع خاص بالمادة ومعايَر وفق بيانات ميدانية.
تُحدد المراقبة الوظيفية قيمة الاختبار. فإبقاء المنتج في حجرة حرارية ثم تشغيله لا يُظهر ما حدث أثناء الاختبار. وفي التطبيقات الحرجة، يُشغَّل المنتج طوال الاختبار وتُراقَب معاييره؛ ولا يمكن رصد الأعطال المتقطعة التي تظهر وتختفي إلا بهذه الطريقة.
مجموعات الطرق في هذا المجال
درجة حرارة
الحرارة الجافة والبرودة وتغيّر درجة الحرارة والصدمة الحرارية؛ ملفات ثابتة ودورية.
رطوبة
الحرارة الرطبة الثابتة والحرارة الرطبة الدورية؛ والدورات المصحوبة بتكثف أكثر شدة.
الماء والغبار
اختبارات الحماية IP: التنقيط والرش والنفاثات والغمر والإحكام ضد الغبار.
الإشعاع والشيخوخة
التقادم المسرَّع بقوس الزينون والأشعة فوق البنفسجية الفلورية، ومحاكاة الإشعاع الشمسي.
الضغط والارتفاع
اختبارات الضغط المنخفض (الارتفاع) والتغير السريع للضغط.
الغلاف الجوي المسبِّب للتآكل
رذاذ الملح، وتآكل الغازات المختلطة المتدفقة (محاكاة الأجواء الصناعية)، واختبارات العفن والفطريات.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- لا يمكن تحويل مدة الاختبار إلى عمر ميداني؛ والتحويل الذي يتم دون نموذج تسريع مضلِّل.
- يُنتج تغيّر دورة درجة الحرارة ودرجة الحرارة الثابتة أنماط عطل مختلفة؛ ولا يحل أحدهما محل الآخر.
- إذا لم يُشغَّل المنتج أثناء الاختبار، تبقى الأعطال المتقطعة غير مرئية؛ وتحدد المراقبة الوظيفية قيمة الاختبار.
- لا تُعد الحماية IP دليلاً على المتانة؛ بل تُظهر الحماية في ظروف محددة وقصيرة المدة.
- يزيد الاختبار المُطبَّق دون اختيار ملف التكلفة ويمنح ثقة زائفة.
- يؤثر ترتيب التثبيت والتوجيه على النتيجة؛ ويجب أن يوثق التقرير ذلك.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم والتأهيل
- إعلان فئة الحماية ونطاق درجة حرارة التشغيل
- إعادة إنتاج الأعطال الميدانية في المختبر وتحليل السبب الجذري
- اعتماد مكونات المورد
- قرارات مدة الضمان وشروط التخزين
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول التجمد السطحي
وفقًا لأي معيار يتم تصنيع التجمد السطحي؟
تم تنفيذ التجمد السطحي في النطاق MIL-STD-810 Method 521, RTCA DO-160 Section 24 و IEC 60068-2-1. يتم تحديد القيم الحدية ومعايير القبول الواجب تطبيقها في معيار المنتج؛ يتم تأكيد الإصدار الصالح لمنتجك كتابيًا في مرحلة العرض.
ما هي المنتجات التي ينطبق عليها التجمد السطحي؟
يتم تطبيقه بشكل أساسي على المكونات الخارجية للطيران والهوائيات, المعدات الخارجية للسكك الحديدية والسيارات, هوائيات وأجهزة استشعار خارجية, مكونات توربينات الرياح و المعدات الميدانية الدفاعية. يتم تحديد ما إذا كان منتجك مدرجًا في النطاق من خلال فحص مواصفاته الفنية والاستخدام المقصود.
تحت أي ظروف يتم تنفيذ التجمد السطحي؟
المعلمات المحددة هي: سمك الجليد — محددة في المواصفات؛ عادة 6 أو 13 أو 19 ملم, طريقة الخلق — ترسيب بدرجة حرارة منخفضة عن طريق حقن الماء المتحكم فيه و درجة حرارة — انخفاض درجة الحرارة لتسبب تكوين الجليد. الشروط الكاملة موجودة في قسم "شروط الاختبار" بالصفحة وتختلف حسب معيار المنتج.
ما نوع العينة المطلوبة لـ التجمد السطحي؟
يجب وضع العينة في اتجاه التركيب الفعلي, يجب التحقق من الوظيفة قبل الاختبار و يجب تحديد نطاق التشغيل للأجزاء المتحركة. يتم تحديد عدد العينات وفقًا لمعيار المنتج والنطاق الذي سيتم الإبلاغ عنه.
كم من الوقت يستغرق التجمد السطحي؟
عادةً ما يستغرق يوم أو يومين عمل بما في ذلك تكوين الثلج وتقييمه. تنتمي هذه المدة إلى التجربة نفسها؛ ويتم أيضًا تقييم إعداد العينات وترتيبها في قائمة الانتظار وإعداد التقارير. ويرد في العرض جدول زمني واقعي لمنتجك.
ما هي النتيجة التجمد السطحي التي يطلق عليها "مناسبة"؟
يتم تحديد معيار القبول في المواصفات: استمرارية الوظيفة أثناء وضع الثلج، أو قابلية التشغيل بالقوة المحددة، وعدم حدوث أي ضرر هيكلي.