Ứng dụng và phân tích kỹ thuật của thử nghiệm va đập IK trong thử nghiệm độ bền va đập cơ học của thiết bị

Tóm tắt
Trong lĩnh vực sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm điện, điện tử, độ bền va đập cơ học của vỏ máy là một trong những chỉ số cốt lõi để đánh giá độ an toàn và độ bền của sản phẩm. Bài báo này đưa ra LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK Với tư cách là đối tượng nghiên cứu, bài báo kết hợp các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế liên quan, đồng thời trình bày một cách có hệ thống về các nguyên tắc thiết kế, thông số kỹ thuật, kịch bản ứng dụng và lợi thế vận hành của thiết bị này. Bài báo tập trung phân tích các ứng dụng cụ thể của thiết bị trong thử nghiệm độ bền va đập IK của vỏ sản phẩm chiếu sáng, thử nghiệm các tấm kim loại như tủ phân phối điện, thử nghiệm tủ điện phi kim loại và thử nghiệm độ bền va đập cơ học của thiết bị ngoài trời. Một bảng dữ liệu được cung cấp để trình bày trực quan năng lượng va đập và các thông số thử nghiệm tương ứng với các cấp độ IK khác nhau. Nghiên cứu cho thấy LISUN IK07-10 Kiểm tra va đập IK, với giá đỡ có thể điều chỉnh, góc va đập có thể điều chỉnh và phạm vi kiểm tra năng lượng rộng từ 2J đến 50J, có thể đáp ứng chính xác nhu cầu kiểm tra độ bền va đập cơ học của nhiều sản phẩm điện và điện tử khác nhau, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy cho việc kiểm soát chất lượng sản phẩm.

1. Giới thiệu
Với việc các sản phẩm điện và điện tử được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, đời sống gia đình, kỹ thuật ngoài trời và các lĩnh vực khác, vỏ sản phẩm không chỉ cần có chức năng cơ bản là bảo vệ các linh kiện bên trong mà còn cần phải chống lại các tác động cơ học bên ngoài có thể xảy ra trong quá trình vận chuyển, lắp đặt và sử dụng. Để chuẩn hóa các tiêu chuẩn kiểm tra hiệu suất chống va đập cơ học của sản phẩm, Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) và Cục Tiêu chuẩn hóa Quốc gia Trung Quốc đã xây dựng một loạt các tiêu chuẩn như IEC 62262 và GB/T 2423.55, trong đó định nghĩa rõ ràng hệ thống đánh giá hiệu suất chống va đập tập trung vào “Cấp độ IK”.

Trong bối cảnh này, thiết bị kiểm tra va đập chuyên nghiệp đã trở thành công cụ chủ chốt cho các doanh nghiệp và tổ chức kiểm tra thực hiện kiểm tra tuân thủ. Là một doanh nghiệp tập trung vào nghiên cứu và phát triển (R&D) và sản xuất thiết bị kiểm tra, LISUN Nhóm đã ra mắt IK07-10 Thiết bị Kiểm tra Va đập IK tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu của tiêu chuẩn GB/T 2423.55 và IEC 60068-2-75, có thể thực hiện kiểm tra va đập chính xác cho nhiều loại sản phẩm điện và điện tử khác nhau. Bài viết này sẽ phân tích toàn diện các ưu điểm về hiệu suất và giá trị ứng dụng của thiết bị này dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế, thông số kỹ thuật và tình huống ứng dụng.

2. Tiêu chuẩn thiết kế và nguyên tắc kỹ thuật của LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK
2.1 Nguyên tắc kỹ thuật cốt lõi
LISUN IK07-10 Kiểm tra va đập IK áp dụng nguyên lý "va đập con lắc tự do" và cấu trúc cốt lõi của nó bao gồm một thanh con lắc, đầu búa, giá đỡ, thiết bị điều chỉnh góc và hệ thống kiểm soát năng lượng. Trong quá trình thử nghiệm, mẫu được cố định trên giá đỡ ở trạng thái sử dụng bình thường. Điểm va đập chính xác được xác định bằng cách điều chỉnh chiều cao và góc của giá đỡ. Sau đó, năng lượng va đập được thiết lập theo yêu cầu thử nghiệm và thanh con lắc được nâng lên đến góc tương ứng và được khóa. Sau khi thả thanh con lắc, đầu búa xoay tự do theo quỹ đạo tròn dưới tác động của trọng lực, áp dụng tác động cơ học với năng lượng được cài đặt trước vào điểm va đập của mẫu. Cuối cùng, bằng cách quan sát các chỉ số như hư hỏng bề ngoài và tính toàn vẹn chức năng của mẫu sau va đập, hiệu suất bảo vệ chống va đập cơ học của mẫu được đánh giá.

Trong số các thông số kỹ thuật chính của thiết bị, khoảng cách giữa trục xoay của ống con lắc và trục của bộ phận va đập được cố định ở mức 1000mm. Thiết kế kích thước này đảm bảo mô-men xoắn ổn định của búa con lắc trong quá trình va đập và tránh năng lượng va đập không chính xác do độ lệch của cánh tay lực. Đồng thời, thiết bị sử dụng gia tốc trọng trường tiêu chuẩn (g = 10 m/s²) để tính toán năng lượng va đập, giúp đảm bảo tính đồng nhất và khả năng so sánh của dữ liệu thử nghiệm.

3. Thông số kỹ thuật và khả năng kiểm tra cấp IK của LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK
3.1 Thông số kỹ thuật cốt lõi
Các thông số kỹ thuật của LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK xác định trực tiếp phạm vi và độ chính xác của thử nghiệm. Các thông số quan trọng nhất bao gồm năng lượng va đập, khối lượng tương đương và chiều cao rơi. Mối quan hệ tương ứng giữa ba thông số này được thể hiện trong bảng sau.

Lưu ý: Các giá trị trong ngoặc đơn ở bảng là các thông số thử nghiệm tùy chọn và mục đích sử dụng cụ thể của chúng phải tham khảo “Lưu ý 3.2” trong GB/T 2423.55; đơn vị năng lượng Joule (J) được lấy từ gia tốc trọng trường tiêu chuẩn (g = 10 m/s²) để đảm bảo độ chính xác của kết quả tính toán.

3.2 Khả năng kiểm tra lớp IK
Cấp độ IK là một chỉ số cốt lõi để đánh giá khả năng chịu va đập cơ học bên ngoài của vỏ thiết bị điện. Chỉ số này được biểu thị bằng "IKXX", trong đó "XX" nằm trong khoảng từ 00 đến 10 (một số thiết bị có thể được mở rộng đến 11), và các cấp độ khác nhau tương ứng với các mức năng lượng va đập khác nhau. Cấp độ IK mà LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK có thể bao phủ và các năng lượng va đập tương ứng được hiển thị trong bảng sau:

Có thể thấy từ bảng rằng phạm vi thử nghiệm cơ bản của thiết bị là IK07 – IK10, tương ứng với năng lượng va đập từ 2J – 20J. Nếu người dùng có yêu cầu kiểm tra năng lượng cao hơn, họ có thể chọn thêm đầu búa cho IK11 Cấp độ này cho phép thực hiện thử nghiệm năng lượng va đập 50J, đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm nghiêm ngặt của các sản phẩm khác nhau. Ngoài ra, theo yêu cầu của IEC 62262, khi thiết bị thử nghiệm các cấp độ IK khác nhau, nó sẽ tự động khớp số lượng búa va đập, phương pháp phân phối và điều kiện lắp đặt mẫu tương ứng. Ví dụ, khi thử nghiệm IK10 cấp, cần đảm bảo thông gió tốt cho mẫu và búa đập cần bao phủ các bộ phận yếu chính của vỏ bọc để tránh sai lệch trong kết quả thử nghiệm.

4. Phân tích các kịch bản ứng dụng của LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK
Với giá đỡ có thể điều chỉnh, góc va chạm có thể điều chỉnh và phạm vi thử nghiệm năng lượng rộng từ 2J – 50J, LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK được sử dụng rộng rãi trong thử nghiệm độ bền va đập cơ học của nhiều sản phẩm điện và điện tử. Sau đây là phân tích chi tiết về các tình huống ứng dụng cụ thể:
4.1 Kiểm tra độ bền IK của vỏ sản phẩm chiếu sáng
Các sản phẩm chiếu sáng được sử dụng rộng rãi trong nhà ở, trung tâm thương mại, đường giao thông ngoài trời và các môi trường khác. Vỏ đèn cần chịu được các tác động cơ học như va chạm trong quá trình vận chuyển và tác động của gió, mưa trong môi trường ngoài trời. Do đó, độ bền IK của vỏ đèn là một hạng mục kiểm tra bắt buộc để chứng nhận an toàn cho các sản phẩm chiếu sáng. Theo GB/T 7000.1 "Đèn chiếu sáng - Phần 1: Yêu cầu và Thử nghiệm Chung", các sản phẩm chiếu sáng trong các môi trường ứng dụng khác nhau cần đáp ứng các yêu cầu về cấp độ IK khác nhau. Ví dụ, vỏ đèn đường ngoài trời cần đạt ít nhất IK08 (5J) cấp, trong khi vỏ đèn chiếu sáng trong nhà cần đạt tới IK07 (2J) cấp.

Khi sử dụng LISUN IK07-10 Kiểm tra va đập IK để kiểm tra vỏ đèn chiếu sáng, giá đỡ có thể được điều chỉnh theo loại đèn: đối với đèn đường lớn, chiều cao giá đỡ có thể được điều chỉnh đến 1.5m để mô phỏng tình huống va đập ở độ cao lắp đặt ngoài trời; đối với đèn downlight nhỏ, giá đỡ có thể được điều chỉnh theo chiều ngang để đảm bảo điểm va đập được căn chỉnh với các bộ phận yếu như cạnh vỏ đèn. Trong quá trình kiểm tra, thiết bị có thể áp dụng chính xác các va đập với năng lượng như 2J (IK07) và 5J (IK08). Sau khi thử nghiệm, bằng cách kiểm tra xem vỏ đèn có bị nứt, rơi ra không và mạch điện bên trong đèn có bị đoản mạch không, có thể đánh giá được đèn có đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn hay không.

4.2 Kiểm tra tác động cơ học của các tấm kim loại như tủ phân phối điện
Là thiết bị chủ chốt trong hệ thống điện, vỏ tủ phân phối điện chủ yếu được làm từ các tấm kim loại (như thép tấm cán nguội) có độ dày từ 1-3mm. Vỏ tủ cần có khả năng chịu va đập nhất định để tránh hư hỏng linh kiện bên trong do tác động bên ngoài, từ đó gây ra sự cố mất điện. Theo GB/T 2423.55, cấp độ IK của vỏ tủ phân phối điện cần đạt ít nhất IK09 (10J), và một số tủ phân phối điện ngoài trời cần phải đạt tới IK10 (20J).

Khi LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK được sử dụng để thử nghiệm các tấm kim loại, góc va đập (0° – 90°) có thể được điều chỉnh để mô phỏng các tác động từ các hướng khác nhau: ví dụ, điều chỉnh đến góc 30° để mô phỏng tác động vào mặt bên của tấm kim loại trong quá trình vận chuyển; điều chỉnh đến góc 90° để mô phỏng tác động thẳng đứng của các vật nặng. Khối lượng tương đương của thiết bị có thể được điều chỉnh theo độ dày của tấm kim loại. Ví dụ, khi thử nghiệm một tấm dày 1mm, một đầu búa có khối lượng tương đương 0.5kg được chọn để tạo ra tác động năng lượng 10J; khi thử nghiệm một tấm dày 3mm, một đầu búa có khối lượng tương đương 5kg được chọn để tạo ra tác động năng lượng 20J. Sau khi thử nghiệm, hiệu suất chống va đập được đánh giá bằng cách đo biến dạng của tấm kim loại (phải ≤ 5mm) để xác định xem nó có đáp ứng các tiêu chuẩn hay không.

4.3 Kiểm tra va đập cơ học của tủ điện phi kim loại
Tủ điện phi kim loại (như tủ điện sợi thủy tinh và tủ điện nhựa ABS) có ưu điểm là chống ăn mòn và trọng lượng nhẹ, nên được sử dụng rộng rãi trong môi trường ẩm ướt và ăn mòn như công nghiệp hóa chất và khu vực ven biển. Tuy nhiên, khả năng chống va đập của vật liệu phi kim loại thường yếu hơn kim loại, do đó cần phải kiểm tra va đập nghiêm ngặt để xác minh độ tin cậy của chúng. Theo GB 4706.1 "An toàn cho Thiết bị Điện Gia dụng và các Thiết bị Điện Tương tự - Yêu cầu Chung", cấp độ IK của tủ điện phi kim loại cần đạt được. IK07 (2J) – IK08 (5J).

Khi sử dụng LISUN IK07-10 Kiểm tra va đập IK để kiểm tra tủ điện không phải kim loại, việc điều chỉnh giá đỡ lắp đặt đặc biệt quan trọng: vì tủ điện không phải kim loại có trọng lượng tương đối nhẹ nên cần cố định bằng kẹp trên giá đỡ để tủ không bị dịch chuyển trong quá trình kiểm tra; đồng thời, chiều cao của giá đỡ có thể được điều chỉnh đến 0.8m để mô phỏng chiều cao va chạm thông thường của con người. Trong quá trình kiểm tra, thiết bị áp dụng năng lượng va đập từ 2J - 5J, tập trung vào các bộ phận va đập như tấm cửa và các góc của tủ. Sau khi kiểm tra, cần kiểm tra xem tủ có bị nứt hoặc mảnh vụn rơi ra không và cửa tủ có thể đóng mở bình thường hay không để đảm bảo rằng nó vẫn có thể bảo vệ thiết bị đo năng lượng điện bên trong sau khi va chạm.

4.4 Kiểm tra độ bền va đập cơ học của thiết bị ngoài trời
Thiết bị ngoài trời (như cọc sạc ngoài trời, bộ điều khiển tín hiệu giao thông, thiết bị giám sát khí tượng, v.v.) thường xuyên tiếp xúc với môi trường phức tạp trong thời gian dài và cần chịu được các tác động bên ngoài như gió, mưa, mưa đá và hư hỏng do con người gây ra. Yêu cầu về cấp độ IK cho vỏ bọc của chúng cao hơn, thường cần đạt đến IK10 (20J), và một số thiết bị cần phải đạt tới IK11 (50J).

Khi LISUN IK07-10 Kiểm tra va đập IK được sử dụng để kiểm tra thiết bị ngoài trời, đầu búa cho IK11 Có thể chọn cấp độ chịu va đập (năng lượng 50J) để mô phỏng các tình huống va chạm cường độ cao như mưa đá và vật nặng rơi. Ví dụ, khi thử nghiệm cọc sạc ngoài trời, thiết bị được cố định trên giá đỡ, góc va đập được điều chỉnh đến 45° và tác động lực va đập 50J. Sau khi thử nghiệm, hãy kiểm tra xem giao diện sạc của cọc sạc có bị hư hỏng không, màn hình hiển thị có bị nứt không và bảng mạch bên trong có hoạt động bình thường không. Ngoài ra, thiết bị cũng có thể được sử dụng kết hợp với buồng thử nghiệm môi trường để tiến hành thử nghiệm va đập trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao thấp, mô phỏng toàn diện hơn các điều kiện sử dụng thực tế của thiết bị ngoài trời và đánh giá khả năng chống va đập của thiết bị trong môi trường khắc nghiệt.

5. Ưu điểm của sản phẩm và lưu ý khi sử dụng LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK
5.1 Ưu điểm của sản phẩm
• Phạm vi thử nghiệm rộng: Thiết bị bao gồm IK07 – IK10 các cấp (2J – 20J) và đầu búa cho IK11 Cấp độ chịu va đập (50J) có thể được tùy chọn cấu hình để đáp ứng nhu cầu thử nghiệm đa dạng từ thiết bị nhỏ trong nhà đến thiết bị lớn ngoài trời. Đồng thời, năng lượng va đập, khối lượng tương đương và chiều cao rơi có thể được điều chỉnh linh hoạt để phù hợp với các mẫu vật liệu và kích thước khác nhau.
• Tiện lợi vận hành cao: Thiết bị được chia thành mô hình tiêu chuẩn (vận hành bằng điện) và mô hình đơn giản (vận hành thủ công). Mô hình tiêu chuẩn cài đặt thông số thông qua màn hình cảm ứng và tự động hoàn tất việc nâng, khóa và thả thanh con lắc, giảm thiểu sai sót khi vận hành. Mô hình đơn giản có cấu trúc nhỏ gọn, phù hợp với các phòng thí nghiệm có không gian nhỏ, có thể điều chỉnh góc thanh con lắc bằng tay, thao tác đơn giản và dễ dàng.
• Độ chính xác kiểm tra cao: Khoảng cách giữa trục xoay của ống con lắc và trục của bộ phận va đập được cố định ở mức 1000mm để đảm bảo mô-men xoắn ổn định. Sai số độ cao rơi được kiểm soát trong phạm vi ±1% và sai số năng lượng va đập là ≤ 2%, đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia về độ chính xác kiểm tra. Đồng thời, thiết bị được trang bị chứng chỉ hiệu chuẩn và có thể được hiệu chuẩn thường xuyên để đảm bảo độ chính xác kiểm tra lâu dài.

Trình kiểm tra mức IK 

5.2 Thận trọng khi sử dụng
• Lắp đặt mẫu chuẩn: Mẫu phải được lắp đặt theo đúng yêu cầu của IEC 62262 để đảm bảo mẫu ở trạng thái sử dụng bình thường và tránh làm sai lệch kết quả thử nghiệm do lắp đặt không đúng cách. Ví dụ, khi thử nghiệm đèn, cần kết nối nguồn điện để mô phỏng hiệu ứng va đập trong điều kiện làm việc thực tế.
• Lựa chọn đầu búa hợp lý: Các cấp IK khác nhau tương ứng với các đầu búa có thông số kỹ thuật khác nhau. Đầu búa phù hợp phải được lựa chọn theo năng lượng thử nghiệm. Ví dụ, khi thử nghiệm IK07 (2J), đầu búa có khối lượng tương đương 0.5kg được chọn; khi thử nghiệm IK10 (20J), chọn đầu búa có khối lượng tương đương 5kg. Cấm trộn lẫn các đầu búa để tránh sai lệch năng lượng.
• Gợi ý cho Thử nghiệm Năng lượng Thấp: Nếu cần thử nghiệm các sản phẩm có năng lượng va đập ≤ 2J (chẳng hạn như vỏ bọc của các linh kiện điện tử nhỏ), nên sử dụng LISUN IK01-06 búa tác động lò xo, phù hợp hơn cho thử nghiệm tác động năng lượng thấp và tần số cao và tránh các lỗi thử nghiệm do phạm vi năng lượng không khớp của IK07-10 thiết bị.
• Bảo trì định kỳ: Trước khi sử dụng thiết bị, kiểm tra độ linh hoạt của thanh con lắc và đầu búa có bị mòn không. Sau khi sử dụng, vệ sinh đầu búa và giá đỡ để tránh bụi bẩn và dầu mỡ ảnh hưởng đến độ chính xác của phép thử. Khuyến nghị hiệu chuẩn thiết bị sáu tháng một lần để đảm bảo hiệu suất thiết bị ổn định.

6. Kết luận 
Là một thiết bị thử nghiệm chuyên nghiệp tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia, LISUN IK07-10 Thử nghiệm va đập IK Cung cấp giải pháp đáng tin cậy cho việc kiểm tra độ bền va đập cơ học của các sản phẩm chiếu sáng, tủ phân phối điện, tủ điện phi kim loại và thiết bị ngoài trời thông qua khả năng kiểm soát năng lượng chính xác và điều chỉnh lắp đặt linh hoạt. Dải năng lượng rộng từ 2J - 50J và phạm vi bảo vệ cấp IK. IK07 – IK11 đáp ứng nhu cầu thử nghiệm của các ngành công nghiệp và tình huống khác nhau, giúp doanh nghiệp nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn cho các sản phẩm điện và điện tử khi sử dụng.