Punto de Partida de Pruebas de Vida Útil

Las pruebas de fiabilidad o vida útil implican estimar la durabilidad esperada a lo largo del tiempo de un elemento.

Esto puede ser un sistema completo, un producto o un componente individual. También podemos centrarnos en un elemento de un componente, tal como tiene una propiedad material.

Al final de la prueba, queremos decir algo significativo sobre el rendimiento esperado a lo largo del tiempo.

¿Qué es una prueba de vida “buena”?

Una prueba de vida “buena” se centra en los mecanismos de falla en cuestión.

Por ejemplo, si sé que la elasticidad del polímero se degradará debido al escindido de la cadena, diseñe una prueba que incluya esfuerzos que causen que el escindido de la cadena ocurra de manera similar a la esperada en uso, entonces los resultados deben reflejar el rendimiento real.

El truco es comprender primero los mecanismos de falla y luego seleccionar las tensiones de prueba.

Si el tiempo de desarrollo es lo suficientemente largo como para abarcar el tiempo de funcionamiento esperado del artículo, simplemente podemos usar el artículo como se espera que se use. La prueba, en este caso, es solo recopilación y análisis de datos. Sin embargo, rara vez tenemos tiempo suficiente y requerimos alguna forma de aceleración.

La prueba de vida acelerada, ALT, destaca significativamente la necesidad de aplicar el esfuerzo adecuado para envejecer el artículo de una manera conocida.

Intentamos engañar al tiempo y, al hacer bien el proceso, nos proporciona una visión del futuro. Cuando se hace mal, somos testigos de algo que no sucederá.

Céntrese en el mecanismo de falla

Haga esta simple prueba de su diseño de prueba de vida: Pregunte: “¿Cuál es el mecanismo de falla esperado y cómo el esfuerzo de la prueba alienta a que ocurra ese mecanismo?”

Si la respuesta es un modo de falla, como que el producto deja de funcionar, el diseño necesita más trabajo. ¿Qué causa que el producto falle? ¿Qué mecanismo fundamental conduce a la pérdida de la función?

Por ejemplo, si prueba un producto nuevo con temperatura y humedad elevadas, porque es algo que siempre hemos hecho, o un cliente lo solicitó, o es un estándar de la industria, podemos o no aprender nada sobre la vida útil esperada del producto. Si el producto es un producto portátil de mano, una prueba de alta temperatura y humedad no evaluará el mecanismo de falla muy probable de la tensión de choque debido a caídas.

Mientras pasamos la prueba de temperatura y humedad, no aprendemos nada sobre las fallas esperadas de esfuerzo por caída.

Determine qué es probable que falle, comprenda los mecanismos de falla y, a continuación, aplique las tensiones adecuadas para excitar esos mecanismos de falla específicos.

Asegúrese de que la ciencia y la comprensión apoyen el inicio de cualquier prueba de vida.

Replique los errores como se esperaba en el campo

Ejecute la prueba hasta que falle.

¿La muestra de prueba falló exactamente o de manera similar (es decir, el mismo mecanismo de falla) o la prueba reveló un camino diferente hacia el fallo? Ejecutar hasta fallar le permite verificar la validez de las suposiciones de diseño de prueba y evitar sorpresas desagradables cuando los clientes comienzan a usar el artículo.

Una vez que tenga un mecanismo de falla bien caracterizado, es factible realizar pruebas para mostrar una confiabilidad mínima con una prueba de éxito (una prueba diseñada para no tener fallas). No antes.

La clave para cualquier prueba de vida útil es replicar los mecanismos de falla que ocurrirán en el uso real.

Usar o crear un modelo de aceleración

Para mecanismos de falla específicos que tienen una relación de tiempo de falla versus esfuerzo aplicado, puede usar esa información para crear un modelo de aceleración.

El modelo proporciona un factor de aceleración que traduce los resultados de la prueba de tiempo elevado a fallo para usar el rendimiento de tiempo esperado a fallo de la condición.

Si el mecanismo de falla está relacionado con un movimiento flexible (por ejemplo, una bisagra), que ocurre una vez al día en uso normal. Y, suponiendo que podamos replicar ese movimiento en el laboratorio 24 veces al día. Y, el aumento en la velocidad de movimiento flexible no introduce mecanismos de falla espurios, tenemos un factor de aceleración de 24x.

Esto significa que en un día de pruebas de laboratorio repetimos 24 días de uso. Tenemos esa visión del futuro.

Algunos mecanismos de falla tienen relaciones complicadas con el estrés.

Si el mecanismo es de naturaleza química, entonces la fórmula de reacción de velocidad de Arrhenius conecta la temperatura con la velocidad de reacción si conocemos la energía de activación de esa reacción química específica (¡no adivine ni use un valor estándar aquí!).

Las ecuaciones del factor de aceleración se basan en pruebas empíricas o en una caracterización detallada del mecanismo de falla. El campo de la física del fallo tiene catálogos de fórmulas detalladas para mecanismos de fallo específicos, además de los métodos utilizados para desarrollar las fórmulas.

Estos modelos pueden proporcionar un medio para estimar directamente la confiabilidad de su artículo en función del mecanismo de falla específico o un método para diseñar su propia prueba de vida útil.

La mejor manera de diseñar una prueba de vida útil es dejar que sus clientes utilicen el producto. Luego, basándonos en la comprensión de cómo usan el producto y qué falla y cuándo, podemos diseñar una prueba de vida adecuada para predecir lo que realmente sucede.

Esto no es práctico, por lo que hacemos suposiciones, a veces confirmadas por el trabajo de experimentación y caracterización, e intentamos mirar hacia el futuro.

Cuando contemplas las pruebas de vida, ¿qué preguntas haces? ¿Qué suposiciones desafías? Y, ¿realiza un seguimiento de lo bien que sus estimaciones reflejan el rendimiento real?