IEC 60068-2-27-2018 中文版 环境试验 第 2-27 部分：试验 冲击（半正弦）

IEC60068-2-27:2018中文版环境试验第2-27部分：试验冲击（半正弦）前言本标准由国际电工委员会（IEC）发布，为IEC60068系列环境试验标准的第2-27部分，于2018年正式实施，中文版参照国际标准原文进行翻译、校准，确保技术内容与国际版本完全一致，同时符合我国电工电子行业的使用习惯和技术规范。本标准规定了电工电子产品及组件在环境试验中，半正弦冲击试验的试验方法、试验设备、试验程序、试验严酷度及试验结果评定等相关要求，旨在为各类产品的冲击耐受能力测试提供统一、规范的技术依据，保障产品在运输、搬运、安装及使用过程中，能够承受预期的冲击作用而不发生损坏或性能下降。本标准适用于各类电工电子设备、组件及材料，涵盖航空航天、汽车、消费电子、工业控制、通信设备等多个领域，可作为产品设计验证、质量控制、合格评定及第三方检测的依据。本标准的实施，有助于统一行业内冲击试验的技术要求，提高产品的可靠性和安全性，促进国际贸易中产品的互认。1范围本部分规定了采用半正弦脉冲波形进行冲击试验的标准程序，用于确定受试样品承受规定严酷度的非重复或重复半正弦冲击的能力。本试验的核心目的是暴露样品的机械薄弱环节，检测样品在冲击作用下的性能退化、结构损伤或累计损伤情况，结合相关产品规范，判断样品是否符合接收要求。本标准主要适用于不带包装的受试样品，以及在运输条件下其包装可视为产品本身一部分的样品。若样品带有独立包装，且包装的作用是保护产品免受冲击影响，则应将产品与包装作为一个整体进行试验；若需单独测试产品本身的冲击耐受能力，则应去除包装后进行试验，具体要求可参照相关产品规范或GB/T2423.43相关规定。本标准规定的半正弦冲击试验，可根据试验目的分为两种类型：一是质量控制试验，用于批量生产中产品的一致性检验；二是设计验证试验，用于评估产品设计的合理性和结构完整性，确保产品在实际使用环境中能够承受预期的冲击载荷。本标准不涉及其他类型脉冲波形（如后峰锯齿波、梯形波）的冲击试验，相关试验要求可参照IEC60068-2-27标准的其他补充条款或相关系列标准。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC60068-1:2018环境试验第1部分：概述和指南，该文件规定了环境试验的通用原则、术语定义及试验的一般要求，为本部分试验的实施提供基础指导。IEC60068-2-47:2018环境试验第2-47部分：试验振动、冲击和类似动力学试验样品的安装，该文件明确了冲击试验中受试样品的安装方法、夹具要求及安装精度，确保试验过程中样品的受力状态与实际使用场景一致。IEC60068-2-55:2018环境试验第2-55部分：试验弹跳试验和导则，该文件与本部分配合使用，用于处理冲击试验中可能出现的弹跳现象，明确弹跳试验的相关要求。IEC60721-3-1:2018环境分类条件第3部分：环境分类参数及其严酷度第1节：贮存，该文件规定了产品贮存环境的冲击严酷度等级，为本部分试验参数的选择提供依据。GB/T2423.5-2019电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击（IEC60068-2-27:2008，IDT），该国家标准等效采用IEC60068-2-27的前期版本，与本2018版标准的核心技术内容保持兼容，可作为国内试验实施的辅助参考。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件，同时参考IEC60068-1:2018和ISO2041中的相关定义，确保术语的统一性和准确性。3.1冲击：指受试样品受到瞬间的、非周期性的机械载荷作用，导致其速度发生突然变化的过程，本标准中的冲击特指半正弦脉冲冲击，其加速度随时间的变化呈半正弦波形。3.2半正弦脉冲：指加速度-时间曲线呈现正弦波半个周期形状的冲击脉冲，其特点是冲击能量集中，衰减较快，能够模拟产品在运输、碰撞过程中受到的短时冲击作用，是工业领域应用最广泛的冲击脉冲形式之一。3.3峰值加速度：指半正弦冲击脉冲中，加速度的最大瞬时值，单位为米每二次方秒（m/s²），也可采用标准重力加速度（gn）表示，本标准中为便于使用，将gn值圆整为10m/s²的整数值。3.4脉冲持续时间：指半正弦冲击脉冲从加速度上升至峰值的10%开始，到下降至峰值的10%结束的时间间隔，单位为毫秒（ms），是衡量冲击严酷度的重要参数之一。3.5冲击严酷度等级：由峰值加速度、标称脉冲持续时间和冲击次数共同组成的参数组合，用于表征冲击试验的严酷程度，不同产品可根据其实际使用环境选择对应的严酷度等级。3.6固定点：指受试样品与夹具或冲击试验台台面相连接的部分，通常是固定样品的位置，若将样品的实际安装结构作为夹具，则固定点位于安装结构上，而非样品本身。3.7检查点：指固定点中的某个特定点，且在任何情况下都与固定点刚性连接，试验的各项要求通过若干检查点来保证；若样品存在4个以上固定点，相关规范应规定4个具有代表性的固定点作为检查点；特殊情况下，可根据样品结构选择单个参考点作为检查点，前提是夹具装上样品后的最低共振频率远高于试验频率上限。3.8速度变化量：指施加规定加速度后，受试样品产生的速度突然变化的绝对值，若速度变化发生在比激励脉冲基本周期短的时间内，则视为突然变化，是评估冲击强度的辅助参数。3.9重复速率：指每秒内施加冲击的次数，仅适用于重复半正弦冲击试验，根据试验要求和设备能力确定。4试验设备4.1冲击试验机冲击试验机应能够产生符合本标准要求的半正弦冲击脉冲，其性能应满足以下要求：试验机的台面应具有足够的刚性，确保在冲击过程中台面不发生明显变形，避免影响冲击脉冲的波形；试验机的冲击能量应能够满足试验严酷度等级的要求，峰值加速度的调节范围应覆盖10gn至5000gn，脉冲持续时间的调节范围应覆盖0.1ms至100ms，且调节精度应符合规定。冲击试验机的台面尺寸应根据受试样品的大小合理选择，确保样品能够稳定安装，且安装后样品的重心位于台面中心区域，避免冲击过程中样品发生倾倒或偏移。试验机应配备可靠的制动装置，冲击后能够迅速制动台面，防止样品受到二次冲击；同时，试验机应具有良好的稳定性和重复性，多次试验产生的冲击脉冲波形一致性误差应不超过10%。4.2测量系统测量系统用于监测和记录冲击过程中的加速度、时间等参数，包括加速度传感器、数据采集器、记录设备及数据分析软件等，其精度等级应不低于0.5级，确保测量数据的准确性和可靠性。加速度传感器应安装在受试样品的检查点上，与样品刚性连接，传感器的灵敏度应与试验的峰值加速度相匹配，避免传感器过载或测量精度不足；传感器的频率响应范围应覆盖0.1Hz至10kHz，确保能够准确捕捉半正弦脉冲的波形特征。数据采集器的采样频率应不低于冲击脉冲最高频率的10倍，采样间隔应均匀，确保能够完整记录冲击脉冲的上升沿、峰值和下降沿。记录设备应能够清晰记录冲击过程中的加速度-时间曲线，数据分析软件应能够对记录的数据进行处理，计算峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量等参数，并判断冲击脉冲波形是否符合本标准要求。测量系统应定期进行校准，校准周期不超过12个月，校准方法应符合IEC60068-1中的相关规定。4.3夹具与安装附件夹具用于将受试样品固定在冲击试验机台面上，其设计应符合IEC60068-2-47:2018的要求，确保夹具的刚性足够，在冲击过程中不发生变形或松动，且夹具与样品的连接方式应与样品实际使用中的安装方式一致，避免因安装不当导致样品受力异常。夹具的材料应根据样品的重量和冲击严酷度选择，通常采用高强度钢材或铝合金，表面应进行防锈处理；夹具与样品之间应设置缓冲垫（如橡胶垫、泡沫垫），避免夹具与样品直接接触导致局部应力集中，缓冲垫的材料和厚度应根据样品的特性和试验要求确定。安装附件（如螺栓、螺母、卡扣等）应具有足够的强度，确保样品在冲击过程中不发生位移或脱落，附件的规格应与样品的固定点相匹配。5试验准备5.1受试样品的准备受试样品应按照相关产品规范的要求进行预处理，预处理条件应模拟样品的实际贮存或使用环境，如温度、湿度等，预处理时间应足够长，确保样品达到稳定状态。预处理结束后，应对样品进行外观检查和性能测试，记录样品的初始状态，包括外观是否完好、零部件是否齐全、电气性能是否正常等，若样品存在损坏或性能异常，应更换样品后重新进行试验。受试样品的数量应根据试验目的和相关规范确定，通常至少为3件，批量生产的质量控制试验可根据批量大小适当调整样品数量。样品的安装方向应符合相关要求，若样品无明确安装方向规定，则应在三个相互垂直的轴向（X轴、Y轴、Z轴）分别进行冲击试验，每个轴向的冲击方向应包括正方向和负方向，确保全面覆盖样品可能受到的冲击场景。5.2试验设备的检查与调试试验前应检查冲击试验机的性能状态，包括台面的平整度、制动装置的可靠性、冲击能量的调节精度等，确保试验机能够正常运行。同时，检查测量系统的校准状态，确认加速度传感器、数据采集器等设备工作正常，测量精度符合要求，数据记录和分析功能正常。根据试验严酷度等级的要求，调试冲击试验机的参数，设定峰值加速度、脉冲持续时间、冲击次数等参数，通过空载试验验证冲击脉冲波形是否符合本标准要求，即实际脉冲波形应在规定的容差范围内。半正弦脉冲的容差要求如下：峰值加速度的允许偏差为±10%，脉冲持续时间的允许偏差为±10%，波形的上升沿和下降沿应符合标准规定，不得出现明显的畸变。5.3样品的安装将预处理后的受试样品通过夹具固定在冲击试验机台面上，安装过程中应确保样品的重心与台面中心对齐，固定点的受力均匀，避免样品发生倾斜或松动。夹具与样品的连接应牢固，螺栓应按照规定的扭矩拧紧，防止冲击过程中螺栓松动导致样品位移。加速度传感器应安装在样品的检查点上，传感器的安装方向应与冲击方向一致，确保能够准确测量样品在冲击过程中的加速度变化。安装完成后，应检查样品的安装状态，用手轻轻晃动样品，确认样品无松动；同时，检查测量系统的连接状态，确保传感器与数据采集器连接可靠，无信号干扰。6试验程序6.1试验参数的确认试验开始前，再次确认冲击试验机的参数设置，包括峰值加速度、脉冲持续时间、冲击次数、冲击方向等，确保参数符合试验计划和相关规范的要求。同时，启动测量系统，进行零点校准，确保测量数据的准确性。对于重复半正弦冲击试验，应确认重复速率的设置，重复速率应根据样品的特性和试验要求确定，通常不超过1次/秒，避免因重复速率过高导致样品产生累计损伤或试验设备过热。6.2冲击试验的实施按照设定的参数启动冲击试验机，进行冲击试验。单次冲击试验中，试验机应产生符合要求的半正弦冲击脉冲，测量系统同步记录冲击过程中的加速度-时间曲线及相关参数。冲击完成后，应立即检查样品的状态，观察样品是否有明显的损坏，如外壳破裂、零部件脱落、变形等。若试验要求在多个轴向或多个方向进行冲击，应按照先X轴正方向、X轴负方向，再Y轴正方向、Y轴负方向，最后Z轴正方向、Z轴负方向的顺序进行，每个方向的冲击次数应符合试验计划的要求。相邻两次冲击之间的间隔时间应足够长，确保样品能够恢复到稳定状态，通常间隔时间不小于30秒，具体可根据样品的特性调整。试验过程中，应密切监测试验设备的运行状态和测量数据，若发现冲击脉冲波形畸变、设备故障或测量数据异常，应立即停止试验，排查故障后重新进行试验，并记录故障情况及处理措施。6.3试验过程的记录试验过程中应详细记录相关信息，包括试验日期、试验人员、受试样品的名称、型号、规格、生产厂家、预处理条件等；试验设备的型号、校准状态、参数设置（峰值加速度、脉冲持续时间、冲击次数、冲击方向等）；测量系统记录的加速度-时间曲线、峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量等数据；试验过程中出现的异常情况（如设备故障、样品损坏等）及处理措施。记录的数据应真实、准确、完整，不得篡改或遗漏，试验记录应妥善保存，保存期限应符合相关规范的要求，便于后续查阅和追溯。7试验严酷度等级半正弦冲击试验的严酷度等级由峰值加速度、脉冲持续时间和冲击次数三个参数共同确定，不同应用场景的产品可选择不同的严酷度等级，具体等级应根据产品的实际使用环境、运输条件、安装方式等因素确定，也可参照IEC60721-3-1等相关标准选择。常见的半正弦冲击严酷度等级如下：峰值加速度10gn、脉冲持续时间11ms，冲击次数每个方向3次；峰值加速度15gn、脉冲持续时间6ms，冲击次数每个方向3次；峰值加速度25gn、脉冲持续时间6ms，冲击次数每个方向3次；峰值加速度40gn、脉冲持续时间6ms，冲击次数每个方向3次；峰值加速度80gn、脉冲持续时间6ms，冲击次数每个方向3次；峰值加速度100gn、脉冲持续时间2ms，冲击次数每个方向3次。对于特殊产品，如航空航天设备、汽车电子设备等，可根据其实际需求设定更高的严酷度等级，峰值加速度可达到5000gn，脉冲持续时间可根据实际冲击场景调整为0.1ms至100ms之间的任意值，冲击次数可根据产品的可靠性要求增加至每个方向5次及以上。8试验结果评定试验结束后，应对受试样品进行全面的检查和性能测试，结合试验过程中的记录，对试验结果进行评定，评定依据应符合相关产品规范和本标准的要求。8.1外观检查：检查样品的外壳是否有破裂、变形、划痕、掉漆等损坏；零部件是否有脱落、松动、损坏等情况；连接部位是否有松动、断裂等现象；样品的标识是否清晰、完整。8.2性能测试：按照相关产品规范的要求，对样品的电气性能、机械性能、功能性能等进行测试，与试验前的初始状态进行对比，检查样品的性能是否发生退化，是否能够正常工作。例如，电气产品应测试其绝缘性能、导通性能、输出参数等；机械产品应测试其强度、刚度、运动灵活性等。8.3结果判定：若受试样品在试验过程中未发生损坏，试验后外观完好，性能测试结果与试验前一致，且符合相关产品规范的要求，则判定样品通过半正弦冲击试验；若样品在试验过程中发生损坏（如外壳破裂、零部件脱落、断裂等），或试验后性能明显退化，无法正常工作，则判定样品未通过试验；若样品出现轻微损坏，但性能未受影响，且符合相关规范的允许偏差要求，则可根据实际情况判定为合格或需要进一步验证。对于未通过试验的样品，应分析失败原因，可能的原因包括样品设计不合理、材料强度不足、安装方式不当、试验参数设置错误等，针对原因进行改进后，重新进行试验。9试验报告试验完成后，应编制详细的试验报告，试验报告应包含以下内容：报告标题，明确试验依据的标准（IEC60068-2-27:2018中文版）、试验样品的信息（名称、型号、规格、生产厂家、数量等）；试验目的和试验计划，说明试验的目的、试验参数（峰值加速度、脉冲持续时间、冲击次数、冲击方向等）、预处理条件等；试验设备的信息，包括冲击试验机、测量系统的型号、校准状态等；试验过程描述，详细记录试验的实施过程、出现的异常情况及处理措施；试验数据记录，包括加速度-时间曲线、峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量等相关数据；试验结果评定，明确样品是否通过试验，对试验结果进行分析和说明；试验人员、试验日期、报告编制日期等。试验报告应字迹清晰、内容完整、数据准确，加盖试验单位公章和试验人员签字，确保报告的有效性和权威性。试验报告应妥善保存，保存期限应符合相关规范的要求，便于后续查阅、追溯和产品认证。附录A半正弦冲击试验导则A.1试验参数的选择原则半正弦冲击试验参数的选择应基于受试样品的实际使用环境和预期的冲击场景，优先选择能够模拟实际冲击效果的参数。峰值加速度的选择应考虑样品在运输、搬运、安装及使用过程中可能受到的最大冲击加速度，避免参