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您能破坏防破坏开关吗?

 

撰写博客 — 尤其是技术主题的博客是一种有些古怪的谋生手段。而更古怪的事情是,博客文章开始自行成型。

在我开始调研并准备撰写这篇博文时,最初的意图是探讨一系列全新的防破坏开关。由于我对应用、材料和性能都十分感兴趣,因此也希望能了解“防破坏”在开关世界中的真正含义。

正如我们在先前的博文中所讨论的那样,我们使用既定标准和等级作为便捷手段,来确定产品在特定条件下的性能表现,并帮助我们为特定应用选择产品。

在我的专业生涯中,我大多数时候都会利用 IP 等级为客户提供有关某些连接器性能的信息,近来我也开始使用同类的 IK 等级。但我从未有机会亲眼见证过这些测试的执行案例。

我认为,同样有必要了解 IP 和 IK 等级所提供的信息和未提供的信息。

IP 等级为人所熟知。它们提供了有关产品能够耐受水侵入的条件的清晰信息,从少许溅洒,到完全进入。然而,为了提供有意义的对比,这些测试需要在受控条件下执行。仅仅是用花园水管向开关喷水或者将连接器浸到水桶里绝对不够有说服力,也不够科学。

IK 等级的使用需要相同的科学严谨度。这些等级指明了产品在保持功能正常的前提下能耐受多大的冲击力。务必牢记,这种等级不能保证设备具有防破坏能力。

3 月初,我们拜访了 APEM Components 的英国总部,这是一家主要的开关和指示器制造商。APEM 拥有一处可对自身产品执行测试的测试实验室。在 APEM 的盛情邀请下,我们有机会参观了他们的测试设备,亲眼见证了这些测试的执行过程。

但在拜访和测试期间,发生了一些出乎意料的事情,这让我们得到了计划以外的经验教训。

我们首先从广为人知的 IP 等级开始测试,这是我已经接触多年的一项标准。IP67 测试涉及到将测试对象浸入到水下 1 米深处,并在此处停留固定时长。在准备此测试的过程中,我拿到了我们的一家外壳供应商 Fibox (119-5531) 生产的符合 IP 标准的外壳,并根据说明手册在透明顶盖上钻了一个孔 -— 对于 19 毫米开关,这个开孔的直径必须为 19.2 毫米。借助柱式钻床、阶梯钻刀头 (023-2513)、手动铰刀 (045-6894) 和一套数字卡尺 (841-2518),我们相对轻松地完成了这个任务。经过适当准备后,我们将 19 毫米的开关装入了开孔,并拧紧了背面安装螺母。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

APEM 当然不会随便为这项测试找一个 1 米深的水桶,他们设有 IP 测试水槽。经过适当准备的外壳用螺丝固定到水槽底部,然后在水槽中注入 1 米深的水。由于水槽采用铝和有机玻璃材质,因此可以在原位观察测试对象。但该测试要求测试持续固定时长。因此我们将注意力转到其他实验上,将我们的测试对象安静地浸在角落旁的水槽中。

设备的 IK 等级是通过向测试件施加已知力并观察结果而得到的。为了保证结果的一致性和可控性,测试使用质量为 5 千克、长度固定的冲击摆,通过此质量从已知高度的下落来施加不同的力。

我们的首个测试对象选择的是 APEM 的 AV09 系列按钮开关 19 毫米版本。这些开关采用不锈钢外壳和前面板安装方式,适合广泛的应用 — 包括安全应用。我们使用的是符合 IK08 标准的开关,这个等级在测试中对应的冲击力是 5 焦耳。根据文档,此测试的执行方法是将开关安装在垂直面板上,然后让 1.7 千克的质量从 0.295 米的高度下落。

 

可以用 5 千克质量从 0.1 米的高度下落来执行相同的测试。我们执行了 7 到 8 次测试,结果非常惊人。尽管冲击力很大,但开关毫发无损,甚至没有留下一点破坏的痕迹。

 

受首次测试结果的鼓励,我们接下来选择了同属 AV09 系列但尺寸较大的 22 毫米开关。技术文档表明,此开关符合 IK10 标准。也就对应于 20 焦耳的冲击力,在我们的测试中,需要将 5 千克的质量从 40 厘米的高度下落。

在这里,我们犯了个大错。还没有从初次测试成功那种欣喜中回过劲来的我们将 22 毫米开关用螺栓固定到了固定板上,这个固定板又要用螺栓固定到实验装置上。我们不假思索地将此质量的物品提高到 40 厘米,然后任其下落,等着观察结果。   

 

结果 — 我们破坏了开关。

这种情况让我们不知所措。我们是不是应用了过大的冲击力?还是更糟糕的情况,我们是不是证明了 APEM 的文档是错误的?究竟发生了什么?

为了找到答案,我们取出文档,仔细查看安装说明。为了保证开关发挥最佳性能,文档中对于安装孔、O 型圈上密封件的放置和应该对安装螺母施加的正确扭矩都有一些具体的说明。我们在匆忙当中没能抽出时间好好消化理解正确的安装规程,因此没能正确安装开关。我们犯下了书中常说的那种最老套的小学生式错误 — 没有好好阅读说明!

 

 

得到这些结果后,我们回去观察浸泡在角落中的开关。乍看起来,实验十分成功。但最后我们发现,IP 测试的结果十分微妙,需要仔细观察。经过仔细观察,我们发现开关外围有缓慢的水滴落下。观察后,我们排干了测试箱,小心地干燥了测试对象的外部,以排除残留的水。随后拆开了透明盖,发现已经有少量水进入了外壳。

 

经过 30 分钟的测试,大约有一茶勺(5 毫升)的水漏进了外壳中。必须要考虑测试条件及其重要意义。水深(也就是水压)揭示出密封件的薄弱环节,而这种薄弱之处只有在经过一定时长之后才能显现出来。

由于我们已经通过 IK 测试学到了经验教训,我们采用了分析的视角来观察这一结果。最后决定重新运行测试,密切注意开关的安装。特别是要确保安装螺母确已根据正确的扭矩设置拧紧。随后,我们固定好了外壳,再度将其浸入水下。

在快速吃完午餐后,我们很高兴地发现测试大获成功,没有一滴水漏进外壳,但这并没有让我们松一口气。

在我看来,我们无疑通过这些实验学到了一项非常重要的教训。如果产品未能正确安装,测试就会失败。同样重要的是,理解这一点在现实世界中的含义。

在实验室中开展的测试效果理想。它们证明了一种设备在特定条件下能够做到怎样的事情,但更重要的是,没有什么比失败的测试更加危险。

但在应用现场,不当的安装会造成更加严重的后果。不当安装是一项普遍存在的问题。它意味着设备退货、维修和更换。意味着时间、金钱和声誉的损失。

显而易见,为特定设计选择部件无比重要。但正如我们的实验所证明的那样,正确选择部件仅仅是解决方案的一部分。如果没能正确安装,即便是使用最精密的部件生产的、世界上最好的设备也会失去价值。

就像某些最伟大的实验一样,我对防破坏产品的调查也得到了更为重要的经验教训。 

那就是一定要仔细阅读手册!

Connector Geek is Dave in real life. With 28 years in the industry, Dave likes talking about connectors almost as much as being a Dad to his two kids. He may still be a kid at heart himself...

5 May 2017, 9:30